Astronomové spatřili 40 miliard černou hmotu sluneční hmoty ve shluku galaxií Abell 85. Našli monstrum pomocí spektrálních pozorování pomocí velmi velkého dalekohledu (VLT.). Existuje jen několik přímých měření hmotnosti černých děr a asi 700 milionů světelných let od Země je to nejvzdálenější.
Uvnitř klastru Abell 85 leží Holm 15A, nejjasnější klastrová galaxie (BCG). To znamená, že je to nejjasnější galaxie v klastru Abell 85. Střed Holm 15A je rozptýlený a velmi slabý, i když samotná galaxie je velmi světelná a má viditelnou hmotu hvězd celkem dvě biliony slunečních hmot. Tento zjevný rozpor upoutal pozornost vědců z Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku (MPE) a univerzitní observatoře Mnichov (USM.).
Nová studie byla vedena vědcem MPE Jensem Thomasem. Rozptýlená centrální oblast v Holm 15A je téměř stejně velká jako Velký Magellanův mrak a Thomas a další astronomové si mysleli, že to je vodítko, že byla přítomna obrovská masivní černá díra. Tým použil data z MUSE spektrometru na VLT a USM Wendelstein Observatory ke studiu této obrovské rozptýlené oblasti.
V tiskové zprávě Thomas řekl: „Existuje jen několik desítek přímých měření hromadných černých děr, a nikdy předtím se o takovou vzdálenost nepokoušel. Ale už jsme měli představu o velikosti černé díry v této konkrétní galaxii, takže jsme to zkusili. “
Data z obou dalekohledů umožnila týmu provést odhad hmotnosti přímo na základě hvězdných pohybů kolem jádra galaxie. Když byla data v, byla odhalena 40 miliardová superhmotná černá díra solární hmoty, díky čemuž byla nejmasivnější černá díra ve známém vesmíru.
"Je to několikrát větší, než se očekávalo u nepřímých měření, jako je hvězdná hmota nebo rychlostní rozptyl hvězd," řekl Roberto Saglia, vedoucí vědec v MPE a přednášející na LMU.
Centrum Holm 15A má velmi nízký, rozptýlený povrchový jas. Je to mnohem slabší než v jiných eliptických galaxiích. To je vodítko, že mnoho hvězd bylo vyloučeno z centra během fúzí, které vytvořily toto monstrum. Doktorand LMU Kianusch Mehrgan pomohl analyzovat některá data v této studii. Ve stejné tiskové relaci Mehrgan řekl: „Světelný profil ve vnitřním jádru je také velmi plochý. To znamená, že většina hvězd ve středu musela být vyloučena kvůli interakcím při předchozích fúzích. “
Holm 15A je galaxie raného typu nebo ETG. Podle široce přijímaného pohledu se jádra těchto typů masivních galaxií vytvářejí v důsledku procesu zvaného „praní jádra“. Když se sloučí dvě galaxie, sloučí se i jejich černé díry. Všechny tyto gravitační interakce mají prakový účinek na hvězdy a vypuzují je z jader. Pokud v jádru nezůstal žádný plyn, nemohou se tvořit žádné nové hvězdy, což vede k tomuto vyčerpanému typu jádra.
Světelný profil Holm 15A ve skutečnosti naznačuje, že dvě eliptické galaxie, které se sloučily, již vyčerpaly jádra z předchozích fúzí. Takže toto vyčerpané, rozptýlené, obrovské jádro bylo vodítkem, že ve středu leží obrovská černá díra.
"Nejnovější generace počítačových simulací fúzí galaxií nám poskytla předpovědi, které opravdu dobře odpovídají pozorovaným vlastnostem," řekl Jens Thomas, který také poskytl dynamické modely. „Tyto simulace zahrnují interakce mezi hvězdami a binární černou dírou, ale rozhodující složkou jsou dvě eliptické galaxie, které již mají vyčerpaná jádra. To znamená, že tvar světelného profilu a trajektorie hvězd obsahují cenné archeologické informace o specifických okolnostech tvorby jádra v této galaxii - stejně jako další velmi masivní galaxie. “
Vztah mezi světelným profilem a hmotou černé díry by mohl vést k lepšímu pochopení černých děr a novému způsobu měření jejich hmotnosti.
Většina supermasivních černých děr je příliš vzdálená k přímému měření. Tento výzkum však ukazuje na nový vztah mezi jasem a hmotou. Pokaždé, když se sloučí dvě černé díry, hmota se zvětší, ale hvězdy se vypustí a galaktické jádro ztlumí, za předpokladu, že je nedostatek plynu pro vznik nových hvězd.
Tým hodlá svůj model dále rozvíjet a může se dále rozšiřovat, než jen měřit hmotnost černých děr. Ve svých příspěvcích říkají „Naše výsledky naznačují, že přesný tvar centrálního světelného profilu a podrobnosti o distribuci hvězdných drah ve středu obsahují cenné informace o historii sloučení velmi masivních galaxií.“
Hmotnost většiny černých děr je určena měřením pohybu hvězd v blízkosti galaktického středu. Ve velmi vzdálených galaxiích nelze pohyby těchto hvězd určit. Tento nový vztah mezi světlem a hmotou by však mohl tvořit základ pro měření hmotnosti vzdálenějších černých děr. Jak autoři ve svém článku říkají: „V jádrových galaxiích se černé díry mění inverzně s jasem centrálního hvězdného povrchu a hustotou centrální hvězdné hmoty - včetně Holm 15A. Tuto korelaci zde ukazujeme poprvé. “
Pokud tato korelace trvá, může to být jen otázkou času, než bude tato černá díra s hmotností 40 miliard sluneční hmoty odstraněna a na její místo nastoupí nová, ještě mohutnější černá díra.
Více:
- Tisková zpráva: Těžká v srdci centrální galaxie Abell 85
- Výzkumný článek: 40 BILLION SOLAR MASS BLACK HOLE V EXTREME CORE HOLM 15A, CENTRÁLNÍ GALAXIE ABELL 85
- Video z časopisu Space Magazine: Supermasivní černé díry nebo jejich galaxie? Který přišel jako první?
