Astronomowie zauważyli czarną dziurę o masie 40 miliardów mas Słońca w gromadzie galaktyk Abell 85. Znaleźli tego potwora za pomocą obserwacji spektralnych za pomocą bardzo dużego teleskopu (VLT). Istnieje tylko kilka bezpośrednich pomiarów masy czarnych dziur, a przy około 700 milionach lat świetlnych od Ziemi jest to najbardziej odległy.
Wewnątrz gromady Abell 85 znajduje się Holm 15A, najjaśniejsza galaktyka gromadowa (BCG). Oznacza to, że jest to najjaśniejsza galaktyka w gromadzie Abell 85. Centrum Holm 15A jest rozproszone i bardzo słabe, mimo że sama galaktyka jest bardzo jasna i ma widoczną masę gwiazd o łącznej wartości dwóch bilionów mas Słońca. Ta pozorna rozbieżność przykuła uwagę badaczy z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka (MPE) i Obserwatorium Uniwersyteckiego w Monachium (USM.)
Nowe badanie było prowadzone przez naukowca MPE, Jensa Thomasa. Rozproszony region centralny w Holm 15A jest prawie tak duży jak Wielki Obłok Magellana, a Thomas i inni astronomowie sądzili, że jest to wskazówka, że istnieje niezwykle masywna czarna dziura. Zespół wykorzystał dane ze spektrometru MUSE na VLT i obserwatorium USM Wendelstein w celu zbadania tego rozległego rozproszonego regionu.
W komunikacie prasowym Thomas powiedział: „Istnieje tylko kilkadziesiąt bezpośrednich pomiarów masy supermasywnych czarnych dziur i nigdy wcześniej nie próbowano tego z takiej odległości. Ale mieliśmy już pojęcie o wielkości Czarnej Dziury w tej konkretnej galaktyce, więc wypróbowaliśmy to. ”
Dane z obu teleskopów pozwoliły zespołowi na oszacowanie masy bezpośrednio na podstawie ruchów gwiazdowych wokół jądra galaktyki. Kiedy pojawiły się dane, ujawniono supermasywną czarną dziurę o masie 40 miliardów Słońca, co czyni ją najbardziej masywną czarną dziurą w znanym wszechświecie.
„Jest to kilka razy więcej niż oczekiwano z pomiarów pośrednich, takich jak masa gwiazdowa lub dyspersja prędkości gwiazd”, powiedział Roberto Saglia, starszy naukowiec w MPE i wykładowca w LMU.
Środek Holm 15A ma bardzo niską, rozproszoną jasność powierzchni. Jest znacznie słabszy niż w innych galaktykach eliptycznych. To wskazówka, że wiele gwiazd zostało wyrzuconych z centrum podczas fuzji, które stworzyły tego olbrzyma. Doktorant LMU, Kianusch Mehrgan, pomógł przeanalizować niektóre dane w tym badaniu. W tym samym komunikacie prasowym Mehrgan powiedział: „Profil światła w rdzeniu wewnętrznym jest również bardzo płaski. Oznacza to, że większość gwiazd w centrum musiała zostać wydalona z powodu interakcji w poprzednich połączeniach. ”
Holm 15A jest wczesną galaktyką lub ETG. W powszechnie przyjętym widoku rdzenie tych rodzajów masywnych galaktyk powstają w wyniku procesu zwanego „przeszukiwaniem rdzenia”. Kiedy dwie galaktyki łączą się, ich czarne dziury również się łączą. Wszystkie te oddziaływania grawitacyjne mają efekt procy na gwiazdach, wyrzucając je z rdzeni. Bez gazu w rdzeniu nie mogą powstawać nowe gwiazdy, co prowadzi do tego zubożonego rodzaju jądra.
W rzeczywistości profil światła dla Holma 15A sugeruje, że dwie galaktyki eliptyczne, które się połączyły, już wyczerpały rdzenie z wcześniejszych połączeń. Tak więc wyczerpany, rozproszony, ogromny rdzeń był wskazówką, że w środku leży ogromna czarna dziura.
„Najnowsza generacja komputerowych symulacji połączeń galaktyk dała nam prognozy, które rzeczywiście dobrze pasują do obserwowanych właściwości” - powiedział Jens Thomas, który również dostarczył modele dynamiczne. „Symulacje te obejmują interakcje między gwiazdami i układem podwójnym czarnej dziury, ale kluczowym składnikiem są dwie galaktyki eliptyczne, które już wyczerpały jądra. Oznacza to, że kształt profilu światła i trajektorie gwiazd zawierają cenne informacje archeologiczne o specyficznych okolicznościach powstawania rdzenia w tej galaktyce - a także o innych bardzo masywnych galaktykach. ”
Zależność między profilem światła a masą czarnej dziury może prowadzić do lepszego zrozumienia czarnych dziur i nowego sposobu pomiaru ich masy.
Większość supermasywnych czarnych dziur jest zbyt odległych, aby zmierzyć je bezpośrednio. Ale te badania wskazują na nowy związek między jasnością a masą. Za każdym razem, gdy łączą się dwie czarne dziury, masa rośnie, ale gwiazdy są wyrzucane, a jądro galaktyczne przygasa, zakładając, że brakuje gazu do tworzenia nowych gwiazd.
Zespół zamierza nadal opracowywać swój model, który może być szerszy niż tylko pomiar masy czarnych dziur. W swoim artykule mówią: „Nasze wyniki sugerują, że dokładny kształt centralnego profilu światła, a także szczegóły rozmieszczenia orbit gwiezdnych w centrum zawierają cenne informacje o łączącej się historii bardzo masywnych galaktyk”.
Masę większości czarnych dziur określa się, mierząc ruch gwiazd w pobliżu centrum galaktyki. W bardzo odległych galaktykach ruchy tych gwiazd nie mogą być określone. Ale ta nowa zależność między światłem a masą może stanowić podstawę do pomiaru masy bardziej odległych czarnych dziur. Jak twierdzą autorzy w swoim artykule: „W galaktykach rdzeniowych masy czarnych dziur skalują się odwrotnie z jasnością centralnej powierzchni gwiazdy i centralną gęstością masy gwiezdnej - w tym w Holm 15A. Po raz pierwszy pokazujemy tę korelację. ”
Jeśli ta korelacja się utrzyma, być może kwestią czasu będzie zdetronizowanie czarnej dziury o masie 40 miliardów mas Słońca, a jej miejsce zajmie nowa, jeszcze bardziej masywna czarna dziura.
Więcej:
- Informacja prasowa: Waga ciężka w sercu centralnej galaktyki Abell 85
- Artykuł badawczy: 40-BILIONOWA MASA CZARNA MASY CZARNEJ OTWORU W EKSTREMALNEJ RDZENIU HOLM 15A, CENTRALNEJ GALAXY ABELL 85
- Space Magazine Video: Supermasywne czarne dziury czy ich galaktyki? Który przyszedł pierwszy?
