Pokud si při kontemplaci obrovské velikosti astronomických objektů připadáte poněkud malicherní a bezvýznamní, pak se díky tomuto novému objevu budete cítit pozitivně nekonečně malý.
Je téměř nemožné představit si objekt tak velký: superhmotnou černou díru, která je 40 miliardkrát hmotnější než naše Slunce. Ale je to tam, sedí uprostřed superobří eliptické galaxie zvané Holmberg 15A . Holmberg 15A je asi 700 milionů světelných let daleko, v centru Abell 85 kupa galaxií.
Toto monstrum bylo v hledáčku astronomů již dříve. Dříve byla jeho hmotnost odhadována na 310 miliardkrát větší než hmotnost Slunce, což je téměř nepředstavitelná velikost. Ale tento odhad byl založen na nepřímých měřeních. V této nové studii astronomové sledovali pohyb hvězd kolem černé díry a zjistili, že hmotnost je 40 miliardkrát větší než hmotnost Slunce.
Protože je toto nové měření založeno na přímém pozorování, je přesnější.
Studie nastiňující toto nové měření byla předložena The Astrophysical Journal, ale dosud nebyla recenzována. Jmenuje se „ Černá díra o hmotnosti 40 miliard sluneční hmoty v extrémním jádru Holm 15A, centrální galaxie Abell 85. '
Článek je založen pouze na dvou nocích pozorování pomocí přístroje MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na ESO. Velmi velký dalekohled (VLT) na observatoři Paranal v severním Chile. Pomocí modelů a pozorování tým astronomů za touto prací pozoroval hvězdnou kinematiku hvězd obíhajících kolem díry. Říká se, že tato černá díra je rekordmanem. '... SMBH ve středu Holm 15A je dosud nejhmotnější dynamicky určená černá díra.'
Umělcův dojem dvou splývajících černých děr, o kterých se předpokládá, že jsou zdrojem gravitačních vln. SMBH v Holm 15A je s největší pravděpodobností výsledkem sloučení dvou černých děr. Kredit: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
Aby bylo jasno, nejedná se o nejmasivnější SMBH, jaká kdy byla nalezena. Tento titul, alespoň prozatím, patří k Ultra Massive Black Hole (UMBH) uprostřed TON 618 , extrémně svítivý kvasar vzdálený přes 10 miliard světelných let. Toto monstrum je 66 miliardkrát hmotnější než Slunce. Ale ten UMBH byl měřen nepřímo, takže jeho hmotnostní měření by mohlo být revidováno.
Je náročné si představit něco, co je 40 miliardkrát hmotnější než Slunce. Abychom to uvedli do perspektivy, představte si tento SMBH umístěný ve středu naší Sluneční soustavy, kde je Slunce. Pokud by tam byl, rozšířil by se až k Plutu a mnohem dál.
Pluto je od Slunce vzdáleno asi 40 astronomických jednotek (AU). A Kuiperův pás sahá asi na 50 AU. Heliopauza je od Slunce vzdálena asi 123 AU. Ale tento SMBH by se rozšířil až na asi 790 AU. To se blíží začátku Oortova oblaku, který začíná někde kolem 1000 AU.
Tento obrázek není z pochopitelných důvodů v měřítku. Ale ukazuje umístění milníků vzdálenosti v naší sluneční soustavě v astronomických jednotkách. Pokud by tento nově změřený SMBH byl v pozici Slunce, protáhl by se za heliopauzu a přiblížil by se k Oortově mračnu. Obrazový kredit: NASA / JPL-Caltech – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17046, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28366203.
Pozoruhodná není jen velikost SMBH. Podle jiných metod měření je dokonce větší, než se očekávalo. „SMBH Holm 15A je nejen dosud nejhmotnější, ale je také čtyřikrát až devětkrát větší, než se očekávalo vzhledem k vyboulené hvězdné hmotě galaxie a rozptylu hvězdné rychlosti v galaxii,“ uvedli autoři ve svém článku.
Ale jak se tento SMBH stal tak velkým?
Pravděpodobně vznikla spojením dvou galaxií raného typu (ETG). V tomto případě by obě ETG měly vyčerpaná jádra, což znamená, že tam není mnoho hvězd. Tento typ sloučení je podle autorů pravděpodobně vzácný a vysvětluje, proč je toto zvíře tak pozoruhodné.
Je také možné, že SMBH Holm 15A je výsledkem sloučení více než dvou ETG. „… pokud Holm 15A zažil v minulosti nějakou brzkou zrychlenou evoluci, pak se klidně mohlo stát, že se jednalo nejen o binární černou díru, ale možná o komplikovanější scénář s více černými dírami.“
Tým astronomů hodlá ve své práci pokračovat. Myslí si, že jejich podrobná analýza může odhalit více informací o historii slučování masivních galaxií a černých děr v jejich centrech.
Pokud jde o sloučení černých děr, observatoř LIGO je naše nejlepší sázka na jejich zpozorování.
„V tuto chvíli je Holm 15A pouze prvním masivním ETG s téměř exponenciálním jádrem, které bylo dynamicky podrobně prozkoumáno. Dynamické modely a fotometrické rozklady jiných podobných galaxií by mohly pomoci vrhnout více světla na otázky související s jejich formováním a vývojem.
Je možné, že budeme stále nacházet větší a větší černé díry a že budeme muset vymýšlet nová jména pro velikostní kategorie. Měli jsme černé díry, pak super masivní černé díry a nyní ultra masivní černé díry.
Někteří astrofyzici říkají, že pravděpodobně existuje limit toho, jak velká může černá díra dosáhnout, než se její disk plynu zhroutí a přestane růst. Tato hranice je asi 50 miliard slunečních hmot. Ale pokud se spojí dvě černé díry, které již dosáhly tohoto limitu, pak může být možný UMBH, který má až 100 miliard slunečních hmot.
To je téměř nepředstavitelné. A pokud by se tři černé díry mohly spojit, co to znamená pro limity hmotnosti černých děr?
V každém případě je třeba udělat spoustu práce, než skutečně pochopíme, odkud tito monstra pocházejí a jak masivní mohou být. The LIGO Observatoř zjistila 10 spojení párů černých děr od roku 2018 a říkají, že mohou nakonec detekovat jeden za týden. O příležitosti k jejich studiu tedy není nouze.
Více:
- Výzkumný papír: ČERNÁ DÍRA 40 MILIARD SLUNEČNÍ HMOTY V EXTRÉMNÍM JÁDRU HOLM 15A, STŘEDNÍ GALAXIE ABELL 85
- Nový vědec: Černé díry mají limit velikosti 50 miliard sluncí
- Vesmír dnes: Jak se očekávalo, nově vylepšené LIGO každý týden nalézá fúzi černé díry
- Vesmír dnes: Astronomové vidí důkazy o vzniku supermasivních černých děr přímo v raném vesmíru
- Video Universe Today: Supermasivní černé díry nebo jejich galaxie? Který byl první?