Supermasywne czarne dziury w dwóch niewielkich galaktykach

Astronomowie odkryli dwie ultra-kompaktowe galaktyki karłowate VUCD3 oraz M59cO z supermasywnymi czarnymi dziurami. Wyniki badań wskazują, że obie galaktyki mogą być niewielkimi pozostałościami po większych galaktykach. Źródło: NASA/Space Telescope Science Institute

Trzy lata temu zespół badaczy kierowany przez naukowców z University of Utah odkrył ultrakompaktową galaktykę karłowatą z supermasywną czarną dziurą, która była wtedy najmniejszą znaną galaktyką z tak dużą czarną dziurą. Odkrycie wskazywało, że tego typu galaktyki karłowate były niewielkimi pozostałościami po większych galaktykach, które zostały odarte ze swojej zewnętrznej części wskutek kolizji z innymi, większymi galaktykami.

Teraz ta sama grupa astronomów z Utah odkryła dwie kolejne ultra-kompaktowe galaktyki karłowate z supermasywnymi czarnymi dziurami. Łącznie te trzy galaktyki wskazują, że czarne dziury mogą skrywać się w centrach większości tego typu obiektów, co automatycznie potencjalnie podwaja liczbę supermasywnych czarnych dziur we Wszechświecie. Czarne dziury odpowiadają za znaczącą część masy galaktyk kompaktowych, co wspiera teorię mówiącą o tym, że owe karły są w rzeczywistości pozostałościami po masywnych galaktykach rozerwanych przez interakcje i zderzenia z galaktykami większymi od nich.

„Wciąż nie rozumiemy w pełni jak galaktyki powstają i ewoluują w czasie. Takie małe galaktyki mogą nam wiele powiedzieć o tym jak się ze sobą łączą i zderzają”, mówi Chris Ahn, doktorant na Wydziale Fizyki i Astronomii oraz główny autor artykułu opublikowanego wczoraj w periodyku The Astrophysical Journal.

Mierzenie galaktyk

Autorzy zmierzyli dwie ultra-kompaktowe galaktyki karłowate o oznaczeniach VUCD3 oraz M59cO znajdujące się daleko od spiralnych ramion Drogi Mlecznej, krążące wokół masywnych galaktyk w gromadzie galaktyk w Pannie. W obu galaktykach naukowcy odkryli supermasywne czarne dziury; czarna dziura w centrum VUCD3 charakteryzuje się masą 4,4 mln mas Słońca co stanowi 13 procent całkowitej masy galaktyki, a czarna dziura w centrum M59cO ma masę 5,8 mln mas Słońca co stanowi nawet 18 procent jej całkowitej masy.

Dla porównania monstrualna supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej ma masę 4 mln mas Słońca i odpowiada za zaledwie 0,01% masy całej galaktyki.

„To naprawdę fascynujące jak się o tym pomyśli. Te ultra-kompaktowe galaktyki karłowate mają rozmiary rzędu 0,1% rozmiarów Drogi Mlecznej, a mimo to zawierają supermasywne czarne dziury większe od czarnej dziury w centrum naszej galaktyki”, zachwyca się Ahn.

Aby obliczyć masę obu galaktyk astronomowie zmierzyli ruch gwiazd je tworzących wykorzystując do tego teleskop Gemini North zainstalowany na szczycie wulkanu Mauna Kea na Hawajach.  Następnie przeanalizowano także zdjęcia obu obiektów wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i zmiezono rozkład gwiazd w każdej galaktyce. Ostatnim etapem było stworzenie symulacji komputerowej najlepiej odzwierciedlającej dane obserwacyjne.

Okazało się, że gwiazdy w centrum galaktyk poruszają się dużo szybciej niż te na jej rubieżach – to klasyczna sygnatura czarnej dziury. VUCD3 oraz M59cO to druga i trzecia ultra-kompaktowa galaktyka karłowata, w której odkryto supermasywną czarną dziurę. To wskazuje, że wszystkie tego typu karły mogą posiadać podobne masywne czarne dziury w swoich wnętrzach.

Źródło: University of Utah