Астрономы обнаружили 40 миллиардов солнечных черных дыр в скоплении галактик Abell 85. Они обнаружили бегемота с помощью спектральных наблюдений на Очень Большом Телескопе (VLT). Существует только несколько прямых измерений массы для черных дыр, и на расстоянии около 700 миллионов световых лет от Земли это самый дальний.
Внутри скопления Abell 85 находится Holm 15A, самая яркая галактика скопления (BCG). Это означает, что это самая яркая галактика в скоплении Abell 85. Центр Холма 15А рассеянный и очень слабый, хотя сама галактика очень яркая и имеет видимую массу звезд, составляющую два триллиона солнечных масс. Это очевидное несоответствие попалось на глаза исследователям из Института внеземной физики им. Макса Планка и Университетской обсерватории Мюнхена (USM).
Новое исследование было проведено ученым MPE Йенсом Томасом. Диффузная центральная область в Холме 15А почти такая же большая, как Большое Магелланово Облако, и Томас и другие астрономы подумали, что это является подсказкой о наличии огромной черной дыры. Команда использовала данные спектрометра MUSE VLT и обсерватории Вендельштейна USM для изучения этой обширной диффузной области.
В пресс-релизе Томас сказал: «Существует только несколько десятков прямых измерений массы сверхмассивных черных дыр, и никогда ранее на таких расстояниях не проводилось попыток. Но у нас уже было представление о размере Черной Дыры в этой конкретной галактике, поэтому мы попробовали это ».
Данные обоих телескопов позволили команде выполнить оценку массы, основанную непосредственно на движениях звезд вокруг ядра галактики. Когда были получены данные, была обнаружена сверхмассивная черная дыра из 40 миллиардов солнечных масс, что сделало ее самой массивной черной дырой в известной вселенной.
«Это в несколько раз больше, чем ожидалось от косвенных измерений, таких как звездная масса или дисперсия скоростей звезд», - сказал Роберто Салья, старший ученый в MPE и лектор в LMU.
Центр Holm 15A имеет очень низкую диффузную яркость поверхности. Это намного слабее, чем в других эллиптических галактиках. Это подсказка, что многие звезды были изгнаны из центра во время слияний, которые создали этого бегемота. Студент докторантуры LMU Киануш Мехрган помог проанализировать некоторые данные в этом исследовании. В том же выпуске прессы Морган сказал: «Световой профиль во внутреннем ядре также очень плоский. Это означает, что большинство звезд в центре должно быть удалено из-за взаимодействия в предыдущих слияниях ».
Holm 15A - это галактика раннего типа, или ETG. По общепринятому мнению, ядра этих типов массивных галактик образуются в результате процесса, называемого «очистка ядра». Когда две галактики сливаются, их черные дыры также сливаются. Все эти гравитационные взаимодействия оказывают влияние на рогатку на звезды, выбрасывая их из ядра. Если в ядре не осталось газа, новые звезды не могут образоваться, что приводит к истощению этого типа ядра.
Фактически, световой профиль для Holm 15A предполагает, что две эллиптические галактики, которые слились, уже имели истощенные ядра от предыдущих слияний. Так что истощенное, рассеянное, огромное ядро было подсказкой, что огромная черная дыра лежит в центре.
«Новейшее поколение компьютерного моделирования слияний галактик дало нам прогнозы, которые действительно вполне соответствуют наблюдаемым свойствам», - сказал Дженс Томас, который также предоставил динамические модели. «Это моделирование включает в себя взаимодействия между звездами и двойным элементом черной дыры, но решающим компонентом являются две эллиптические галактики, которые уже имеют обедненные ядра. Это означает, что форма светового профиля и траектории звезд содержат ценную археологическую информацию об особых обстоятельствах формирования ядра в этой галактике, а также о других очень массивных галактиках ».
Связь между профилем света и массой черной дыры может привести к лучшему пониманию черных дыр и новому способу измерения их массы.
Большинство сверхмассивных черных дыр слишком далеки, чтобы измерить их напрямую. Но это исследование указывает на новые отношения между яркостью и массой. Каждый раз, когда две черные дыры сливаются, масса увеличивается, но звезды выбрасываются, и галактическое ядро тускнеет, предполагая, что для образования новой звезды не хватает газа.
Команда намерена продолжать разработку своей модели, и она может распространяться дальше, чем просто измерение массы черных дыр. В их статье говорится: «Наши результаты показывают, что точная форма центрального светового профиля, а также детали распределения звездных орбит в центре содержат ценную информацию об истории слияния очень массивных галактик».
Масса большинства черных дыр определяется путем измерения движения звезд вблизи галактического центра. В очень далеких галактиках движение этих звезд невозможно определить. Но это новое соотношение между светом и массой может послужить основой для измерения массы более удаленных черных дыр. Как говорят авторы в своей статье: «В ядрах галактик массы черных дыр масштабируются обратно пропорционально поверхностной яркости центральной звезды и плотности центральной звездной массы - в том числе в Holm 15A. Мы показываем эту корреляцию здесь впервые ».
Если эта корреляция верна, может быть только вопрос времени, когда эта черная дыра с 40-миллиардной массой Солнца будет свергнута, и на ее место появится новая, еще более массивная черная дыра.
Больше:
- Пресс-релиз: тяжеловес в сердце центральной галактики Abell 85
- Исследовательский документ: ЧЕРНАЯ ДЫРА СОЛНЕЧНОЙ МАССЫ С 40 МИЛЛИАРДАМИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНОМ ЯДРЕ HOLM 15A, ЦЕНТРАЛЬНАЯ ГАЛАКТИКА ABELL 85
- Видео из журнала Space: сверхмассивные черные дыры или их галактики? Что пришло первым?
