NAUKA I ASTRONOMIA

Czarna dziura 17 miliardów bardziej masywna od Słońca

Astronomowie wykorzystali teleskop Hobby-Eberly, znajdujący się w McDonald Observatory (Texas, Stany Zjednoczone), aby zmierzyć masę obiektu, który może być najbardziej masywną czarną jaką do tej pory odnaleziono. Posiada ona masę 17 miliardów większą od naszego Słońca i znajduje się w galaktyce NGC 1277. Ta niezwykła czarna dziura stanowi 14% masy swojej galaktyki. Zwykle odnotowuje się stosunek zaledwie 0.1%. Galaktyka ta oraz kilka dodatkowych, które były ujęte w badaniach skłaniają do zmiany teorii jak czarne dziury oraz galaktyki się formują i ewoluują. Nowe informacje zostały opublikowane w ostatnim numerze Nature.

NGC 1277 leży 220 milionów lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Perseusza. Galaktyka ta ma wielkość oraz masę zaledwie 10% w porównaniu z naszą Drogą Mleczną. Pomimo niewielkich rozmiarów NGC 1277, szerokość czarnej dziury leżącej w jej sercu jest 11-krotnie większa od orbity Neptuna wokół Słońca.

„Ta galaktyka to naprawdę jakiś dziwak”, powiedział członek zespołu Karl Gebhardt z Uniwersytetu w Texasie. „Prawie cała galaktyka to czarna dziura. Może być to pierwszy obiekt w nowej klasie systemów galaktyk-czarnych dziur”. Ponadto najbardziej masywne czarne dziury zostały zaobserwowane w gigantycznych galaktykach, zwanych też eliptycznymi. Jednakże ta galaktyka jest relatywnie mała o kształcie soczewki, zwana po prostu galaktyką soczewkowatą.

czarnadziua1

Znalezisko pochodzi przez Massive Galaxy Survey (MGS) z użyciem teleskopu Hobby-Eberly. Celem badań jest lepsze zrozumienie formowania się czarnych dziur i galaktyk oraz ich wspólny rozwój i wzrost. Jest to proces, który wciąż nie jest dobrze zrozumiany.

„W tym momencie mamy trzy kompletnie różniące się od siebie mechanizmy, które mogą wyjaśniać połączenia pomiędzy czarnymi dziurami, a właściwościami galaktyk, które zamieszkują. Wciąż nie rozumiemy i nie wiemy, która z tych teorii jest najlepsza”, przyznaje w wywiadzie dla Nature główny autor badań Remco van den Bosch. Rozpoczął on te badania podczas habilitacji na Uniwersytecie w Texasie. Obecnie pracuje w Instytucie Maxa Plancka w Niemczech.

Problemem jest brak danych. Astronomowie znają masę mniej niż setki czarnych dziur w różnych galaktykach. Jednak pomiar masy czarnej dziury jest bardzo trudny i czasochłonny. Zespół zatem rozpoczął wspomniany Massive Galaxy Survey, aby w określić liczbę galaktyk, które byłby interesujące pod kątem przeprowadzanych badań.

„Kiedy starasz się zrozumieć cokolwiek, zawsze patrzysz na ekstremalne przypadki – najbardziej masywne i najmniej masywne”, mówi Gebhardt. „Wybraliśmy bardzo duży zakres najbardziej masywnych galaktyk w najbliższym sąsiedztwie we Wszechświecie”. Wszystko to, aby nauczyć się więcej na temat związku czarnych dziur z galaktykami.
Pomimo wciąż trwających badań, zespół przestudiował 700 z 800 obserwowanych galaktyk z wykorzystaniem teleskopu Hobby-Eberly. Gerbhardt wyjaśnia, że „badania te są wyłącznie możliwe dzięki temu teleskopowi. Teleskop najlepiej pracuje kiedy galaktyki są rozproszone po całym niebie. Wówczas można korzystać z jego całego potencjału – do tego właśnie został zaprojektowany”.

W obecnym opracowaniu zespół skupia się na sześciu najbardziej masywnych galaktykach. Okazało się, że jedna z nich – NGC 1277 – została już fotografowana przez teleskop Hubble’a. Pozwoliło to na dokonanie pomiarów jasności galaktyki w różnych odległościach od jej centrum. W połączeniu z danymi pochodzącymi z teleskopu Hobby-Eberly oraz szeregiem modeli opracowanych przez superkomputer, udało się określić masę czarnej dziury na aż 17 miliardów Słońc (plus-minus 3 miliardy).

„Masa tej czarnej dziury jest znacznie większa niż się spodziewano”, konytnuuje Gebhardt. „Prowadzi to nas do myśli, że bardzo masywne galaktyki mają odmienne procesy podczas których rosną w nich czarne dziury”.

czarnadziura2

Obserwatorium McDonald jest domem jednego z największych teleskopów na świecie. Teleskop Hobby-Eberly to czwarty na świecie pod względem średnicy lustra głównego teleskop optyczny. Obserwatorium to jest międzynarodowym liderem w edukacji i badaniach astronomicznych, a także pionierem owej generacji badań astronomicznych, jako partner Giant Magellan Telescope.

Źródło: University of Texas at Austin, Nature Grafika: Images: NASA/ESA/Andrew C. Fabian; D. Benningfield/K. Gebhardt/StarDate; David W. Hogg, Michael Blanton, oraz SDSS Collaboration

O autorze...

Alan O. Grinde

Alan O. Grinde

Animator i manager kultury. Rzecznik prasowy Fundacji Rozwoju Indywidualnego "Praca Moc Energia". Lektor i właściciel Studio Frequency Institute. Basista i programista w Epilepsy Injection Device oraz kilku innych projektach.