Dokładnie zmierzona czarna dziura o masie 660 milionów mas Słońca

NGC 1332, galaktyka z czarną dziurą, której masa została dokładnie zmierzona za pomocą obserwatorium ALMA. Źródło: Carnegie-Irvine Galaxy Survey
NGC 1332, galaktyka z czarną dziurą, której masa została dokładnie zmierzona za pomocą obserwatorium ALMA. Źródło: Carnegie-Irvine Galaxy Survey

Ma masę 660 milionów razy większą od masy Słońca, a otaczający ją dysk gazu wiruje z prędkością prawie 2 milionów kilometrów na godzinę.

Ta supermasywna czarna dziura leży w środku galaktyki NGC 1332 oddalonej od nas o 73 miliony lat świetnych. Międzynarodowy zespół naukowców zmierzył jej masę z niespotykaną dotąd dokładnością.

Wyniki ich przełomowych obserwacji wykonywanych za pomocą rewolucyjnego obserwatorium ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) w Chile zostały opublikowane dzisiaj w periodyku Astrophysical Journal Letters. ALMA, największy astronomiczny projekt na Ziemi, składa się z 66 anten ustawionych na płaskowyżu Chajnantor w Chile.

Czarne dziury – wśród których najmasywniejsze znajdowane są w centrach galaktyk – to obiekty na tyle gęste, że ich grawitacja wciąga wszystko co za bardzo się do nich zbliży, włącznie ze światłem, mówi Andrew J. Baker, profesor astronomii na Rutgers University.

Supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach masywnych galaktyk rosną poprzez pochłanianie olbrzymich ilości gazu, gwiazd a nawet innych czarnych dziur. Jednak „nawet jeżeli jesteś w pobliżu czarnej dziury, nie działa ona jak wielki kosmiczny odkurzacz,” podkreśla Baker.

Powyższe zdjęcie NGC 1332 przedstawia centralny dysk gazu otaczający supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki. Mniejsze zdjęcie po lewej pochodzi z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i przedstawia centralny obszar galaktyki w podczerwieni - dysk pyłowy widoczny jest tutaj jako ciemny cień. Zdjęcie po lewej to obraz utworzony z danych zebranych przez obserwatorium ALMA - przedstawia rotację dysku, która pozwoliła astronomom obliczenie masy czarnej dziury. Źródło: A. Barth (UC Irvine), ALMA(NRAO/ESO/NAOJ); NASA/ESA Hubble; Carnegie-Irvine Galaxy Survey
Powyższe zdjęcie NGC 1332 przedstawia centralny dysk gazu otaczający supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki. Mniejsze zdjęcie po lewej pochodzi z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i przedstawia centralny obszar galaktyki w podczerwieni – dysk pyłowy widoczny jest tutaj jako ciemny cień. Zdjęcie po lewej to obraz utworzony z danych zebranych przez obserwatorium ALMA – przedstawia rotację dysku, która pozwoliła astronomom obliczenie masy czarnej dziury. Źródło: A. Barth (UC Irvine), ALMA(NRAO/ESO/NAOJ); NASA/ESA Hubble; Carnegie-Irvine Galaxy Survey

Gwiazdy mogą znacząco zbliżać się do czarnych dziur, ale dopóki znajdują się na stabilnych orbitach i poruszają się wystarczająco szybko, nie wpadną do czarnej dziury.

„Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej, największa w naszej galaktyce znajduje się tysiące lat świetlnych (jakieś 30 000 lat świetlnych – przyp.red.) od nas. Z pewnością do niej nie wpadniemy,” dodaje Baker.

Według naukowców każda masywna galaktyka, taka jak chociażby Droga Mleczna czy Galaktyka w Andromedzie, posiada supermasywną czarną dziurę w swoim centrum. „Wszechobecność czarnych dziur jest jednym ze wskaźników ich znaczenia w formowaniu się galaktyk,” dodaje.

Zrozumienie formowania i ewolucji galaktyk to jedno z głównych wyzwań współczesnej astrofizyki. Dokładny pomiar masy tej supermasywnej czarnej dziury ma istotny wpływ na naszą aktualną wiedzę o powstawaniu galaktyk i ich masywnych czarnych dziur. Stosunek masy czarnej dziury do masy galaktyki to jedna z kluczowych informacji pozwalających na poznanie ich budowy, mówi Baker.

Naukowcy uważają bowiem, że wzrost masy galaktyki jest skoordynowany ze wzrostem masy czarnej dziury. Dlatego też chcąc zrozumieć procesy odpowiadające za powstawanie galaktyk, musimy poznać procesy odpowiadające za powstawanie czarnych dziur.

Jednym z elementów tego procesu naukowego jest dokładne mierzenie mas czarnych dziur. To pozwala naukowcom określić czy masa czarnej dziury rośnie szybciej czy wolniej niż galaktyka. Jeżeli pomiary masy czarnych dziur są niedokładne, naukowcy nie będą w stanie wyciągnąć z nich żadnych konkretnych wniosków.

„Już od 20 lat jest to bardzo aktywne pole badań – charakteryzowanie mas czarnych dziur w centrach galaktyk,” mówi Baker, który rozpoczął badanie czarnych dziur już jako student. „W tym przypadku mamy do czynienia z sytuacją, w której nowe instrumenty pozwalają nam na dokonywanie coraz dokładniejszych pomiarów i uzyskiwanie coraz większej wartości naukowej.”

Baker wraz ze swoimi współpracownikami niedawno złożył kolejny wniosek o czas obserwacyjny na obserwatorium ALMA, gdzie zamierza badać inne masywne czarne dziury.

Źródło: Rutgers University