Potężna czarna dziura odkryta w nieoczekiwanym miejscu

Komputerowa symulacja supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Czarny okrąg w środku przedstawia horyzont zdarzeń czarnej dziury, z którego nie może uciec nawet światło. Silne pole grawitacyjne czarnej dziury zakrzywia przestrzeń w pobliżu, dlatego światło gwiazd znajdujących się za czarną dziurą jest rozciągane wokół czarnej dziury. Źródło: NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

Astronomowie odkryli niemal rekordową supermasywną czarną dziurę o masie 17 miliardów mas Słońca w bardzo nietypowym miejscu: w centrum galaktyki znajdującej się w stosunkowo pustym obszarze Wszechświata. Obserwacje przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Teleskopu Gemini na Hawajach mogą wskazywać, że tak monstrualnych rozmiarów obiekty mogą być powszechniejsze we Wszechświecie niż nam się wydawało.

Jak dotąd największe supermasywne czarne dziury – o masie ok. 10 miliardów mas Słońca – znajdywano w centrach bardzo dużych galaktyk znajdujących się w obszarach Wszechświata gęsto usianych dużymi galaktykami. De facto, aktualnie rekordowa supermasywna czarna dziura o masie 21 miliardów mas Słońca znajduje się w zatłoczonej Gromadzie Galaktyk Coma składającej się z ponad 1000 galaktyk.

“Nowo odkryta supermasywna czarna dziura znajduje się w centrum masywnej galaktyki eliptycznej NGC 1600, znajdującej się w kosmicznej pustce, niewielkiej grupie zaledwie 20 galaktyk,” mówi główny odkrywca Chung-Pei Ma, astronom z University of California-Berkeley i kierownik Przeglądu MASSIVE w ramach którego badane są najmasywniejsze galaktyki i supermasywne czarne dziury w lokalnym wszechświecie. Odkrycie gigantycznej czarnej dziury w centrum masywnej galaktyki w zatłoczonym obszarze Wszechświata nie jest niczym nowym – to tak jakby trafić na drapacz chmur na Manhattanie – to jednak wydawało nam się dotychczas, że trafienie na taką czarną dziurę w NGC 1600 to jak trafienie na drapacz chmur w Pąchałach.

“Znamy całkiem sporo galaktyk o rozmiarach podobnych do NGC 1600 znajdujących się w przeciętnych rozmiarów grupach galaktyk,” mówi Ma. “Szacujemy, że tych mniejszych grup może być nawet 50 razy więcej niż spektakularnych gromad galaktyk takich jak Gromada Coma. Pytanie zatem brzmi: ‘Czy to nie jest tylko czubek góry lodowej?’ Być może jest więcej ogromnych czarnych dziur, które nie znajdują się w drapaczu chmur na Manhattanie, a pośród pustki środkowego zachodu.”

Co więcej naukowcy byli zaskoczeni odkryciem, iż owa czarna dziura jest 10 razy masywniejsza od czarnej dziury, którą przewidzieli dla galaktyki o tej masie. W oparciu o przeglądy czarnych dziur wykonane za pomocą Hubble’a, astronomowie opracowali korelację między masą czarnej dziury a masą zgrubienia centralnego jej galaktyki macierzystej – im większe zgrubienie centralne galaktyki, tym większa czarna dziura. Jednak w przypadku NGC 1600, masa gigantycznej czarnej dziury niesamowicie przewyższa masę stosunkowo niewielkiego zgrubienia centralnego. “Okazuje się, że ten stosunek nie ma zastosowania w przypadku ekstremalnie masywnych czarnych dziur, stanowią one dużo większą część masy galaktyki macierzystej,” mówi Ma.

Ma wraz ze współpracownikami ogłosiła odkrycie czarnej dziury, znajdującej się około 200 milionów lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Erydanu, w periodyku Nature z 6 kwietnia br. Jens Thomas z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics w Garching jest głównym autorem artykułu.

Jednym ze sposobów na wytłumaczenie olbrzymiego rozmiaru czarnej dziury jest połączenie z inną czarną dziurą dawno temu, gdy interakcje między galaktykami były dużo częstsze. Gdy dwie galaktyki się ze sobą łączą, ich centralne czarne dziury docierają w centrum nowej galaktyki i krążą wokół siebie.  Gwiazdy opadające w kierunku układu podwójnego czarnych dziur, w zależności od ich prędkości i trajektorii, mogą nieznacznie odrzeć czarne dziury z momentu pędu i nabrać prędkości, która pozwoli im wyrwać się z jądra galaktyki. Takie oddziaływania grawitacyjne sprawiają, że powoli czarne dziury się do siebie zbliżają, aby w końcu połączyć się w jedną jeszcze większą czarną dziurę.  Taka supermasywna czarna dziura jednak nadal rośnie pochłaniając gaz dostarczony do centrum galaktyk wskutek zderzenia dwóch galaktyk.

Źródło: NASA