Po celá léta astronom Karl Gebhardt a postgraduální student Jeremy Murphy na University of Texas v Austinu lovili černé díry - hustou koncentraci hmoty ve středu galaxií. Ve středu galaxie M87 našli černou díru o hmotnosti 6,7 miliardkrát větší než naše Slunce.
Ale teď rozbili vlastní záznam. Kombinují nová data z více pozorování, ale nenašli jednu, ale dvě superhmotné černé díry, z nichž každá váží až 10 miliard sluncí.
"Stále se zvětšují," řekl Gebhardt.
Černé díry jsou vyrobeny z velmi hustě zabaleného materiálu. Vytvářejí tak silné gravitační pole, že ani světlo nemůže uniknout. Protože je nelze vidět přímo, astronomové nacházejí černé díry tím, že vykreslují oběžné dráhy hvězd kolem těchto obrovských neviditelných hmot. Tvar a velikost oběžných drah těchto hvězd může určit hmotnost černé díry.
Explodující hvězdy zvané supernovy často zanechávají černé díry, ty však váží jen jednu hvězdu. Černé díry miliardkrát, kolikrát se naše Slunce rozrostlo na tak velké. Pravděpodobně obyčejná černá díra spotřebovala další, zachytila obrovské množství hvězd a obrovské množství plynu, které obsahují, nebo bylo výsledkem kolize dvou galaxií. Čím větší je srážka, tím větší je černá díra.
Supermasivní černé díry, které Gebhardt a Murphy našli, jsou ve středu dvou galaxií vzdálených více než 300 milionů světelných let od Země. Jedna z vážících 9,7 miliard solárních hmot se nachází v eliptické galaxii NGC 3842, nejjasnější galaxii v klastru Leo galaxií vzdálených 320 miliónů světelných let ve směru souhvězdí Leo. Druhý je tak velký nebo větší a sedí v eliptické galaxii NGC 4889, nejjasnější galaxii v kómatu Coma asi 336 milionů světelných let od Země ve směru souhvězdí Coma Berenices.
Každá z těchto černých děr má horizont událostí - bod bez návratu, kde nic, dokonce ani světlo nemůže uniknout jejich gravitaci - 200krát větší než orbita Země (nebo pětinásobek orbity Pluta). To je ohromující 29 929 600 000 kilometrů nebo 18 597 391 235 mil. Za horizontem událostí má každý gravitační vliv, který přesahuje 4 000 světelných let v každém směru.
Pro srovnání, černá díra ve středu naší Mléčné dráhy má horizont událostí jen jednu pětinu orbity Merkuru - asi 11 600 000 kilometrů nebo 7 207 905 mil. Tyto superhmotné černé díry jsou 2 500krát větší než naše vlastní.
Gebhardt a Murphy našli supermasivní černé díry kombinací dat z více zdrojů. Pozorování z dalekohledů Gemini a Keck odhalila nejmenší, nejvnitřnější části těchto galaxií, zatímco data z George a Cynthia Mitchell Spectrograph na 2,7 metru Harlan J. Smith dalekohled odhalila jejich největší, nejvzdálenější regiony.
Spojení všeho k odvození hmoty černých děr bylo výzvou. "Potřebovali jsme počítačové simulace, které dokážou zvládnout takové obrovské změny v měřítku," řekl Gebhardt. "To lze provést pouze na superpočítači."
Ale návratnost nekončí nalezením tohoto masivního galaktického centra. Objev má mnohem důležitější důsledky. „Říká nám něco zásadního o tom, jak se formují galaxie,“ řekl Gebhardt.
Tyto černé díry by mohly být tmavé zbytky dříve jasných galaxií zvaných kvasary. Raný vesmír byl plný kvasarů, někteří si mysleli, že byly poháněny černými dírami 10 miliard nebo více solárních hmot. Astronomové přemýšleli, kam tato supermasivní galaktická centra od té doby zmizela.
Gebhardt a Murphy mohli najít klíčovou součást řešení záhady. Jejich dvě superhmotné černé díry by mohly osvětlit, jak černé díry a jejich galaxie interagovaly od raného vesmíru. Mohou to být chybějící spojení mezi starými kvasary a moderními superhmotnými černými dírami.
Zdroj: Tisková zpráva McDonald Observatory.
