Галактичний суперважкий - LMU Мюнхен
Виявлена чорна діра з 40 мільярдами сонячних мас: у центрі скупчення галактик "Абелл 85" знаходиться найбільша чорна діра у сусідньому Всесвіті - це, мабуть, результат ланцюга злиття менших чорних дір.
Зображення скупчення галактик Abell 85, зроблене в обсерваторії USM Wendelstein обсерваторії LMU. Центральна, яскрава галактика Holm15A має розширене дифузне ядро. Центральна чорна діра цієї галактики в 40 мільярдів разів масивніша за наше сонце. Фото: MPE/Обсерваторія Мюнхенського університету
Аналіз швидкостей мільйонів зірок в центральній галактиці скупчення галактик "Авелл 85" призвів до виявлення надзвичайно масивної чорної діри в центрі галактики - вона в 40 мільярдів разів важча за наше сонце. Астрономи Мюнхенської університетської обсерваторії (USM) та Інституту позаземної фізики Макса Планка (MPE) проаналізували нові фотометричні дані обсерваторії Вендельштейна, а також нові спектральні спостереження з високою роздільною здатністю за допомогою приладу MUSE на дуже великому телескопі (VLT). Це наймасивніша чорна діра, коли-небудь визначена безпосередньо від руху зірок.
Хоча лише зірки в центральній галактиці скупчення галактик "Абелл 85" мають величезну масу понад два трильйони (10 12) мас Сонця (одне з найбільших зоряних скупчень коли-небудь), центр галактики надзвичайно дифузний і слабкий. Тому спільна команда астрономів з обсерваторії Мюнхенського університету (USM) та Інституту позаземної фізики Макса Планка хотіла ближче розглянути цю галактику. Центральна дифузна область галактики величезна, порівнянна з великою Магеллановою хмарою; це дало вченим уявлення про те, що тут прихована чорна діра з надзвичайно великою масою.
Скупчення галактик "Авелл 85", яке складається з понад 500 окремих галактик, розташоване на відстані 700 мільйонів світлових років від Землі і, таким чином, вдвічі більше від будь-якої іншої галактики, в якій маса чорної діри є прямою було виміряно. "Існує лише кілька десятків прямих визначень маси надмасивних чорних дір - і ніколи раніше це не було можливо на такій великій відстані", - пояснює Єнс Томас, який керував дослідженням. "Але ми вже мали уявлення про розмір чорної діри в цій конкретній галактиці, тому спробували".
Нові дані, отримані в обсерваторії USM Wendelstein в LMU та за допомогою приладу MUSE у VLT, дозволили команді зробити оцінку маси, засновану безпосередньо на колективних рухах зірок навколо ядра галактики. Маса 40 мільярдів сонячних мас - це наймасивніша чорна діра, відома на сьогодні в місцевому Всесвіті. "Це в рази більше, ніж можна було б очікувати на основі непрямих вимірів, таких як зоряна маса або дисперсія швидкості галактики", - говорить Роберто Салья, співавтор дослідження.
Вимірювання галактики показують надзвичайно слабкий центр із лише невеликою кількістю зірок - це схоже на деякі інші еліптичні галактики, але набагато виразніше. "Профіль світла у внутрішньому ядрі також більше не збільшується до центру", - пояснює докторант USM Кіануш Мерган, який проводив аналіз даних. "Це означає, що більшість зірок мали бути викинуті з центру через взаємодії в попередніх злиттях чорних дір".
За поширеною думкою, ці дифузні ядра виникають у найбільших еліптичних галактиках, оскільки зірки "змітаються" з центру. Коли дві галактики зливаються, їхні чорні діри утворюють пару, перш ніж вони остаточно зливаються. Зірки на траєкторіях поблизу двох чорних дір викидаються з центру решти галактики гравітаційними взаємодіями. Якщо в центрі галактики більше немає газу для утворення нових зірок (як це було б у молодших галактиках), це призводить до того, що ядро стає все більш дифузним і бідним на зірки.
"Останнє покоління комп'ютерних моделей злиття галактик надало нам прогнози, які насправді добре відповідають спостережуваним властивостям", - говорить Йенс Томас, який також сприяв динамічним моделям. «Ці моделювання включають взаємодію між зірками та парою чорних дір; основними компонентами, однак, є дві еліптичні галактики, які вже мають дифузні ядра. Форма світлового профілю та шляхи польоту зірок є дуже цінною археологічною інформацією і розповідають нам про те, як формувалося ядро в цій галактиці - це також можна перенести в інші дуже масивні галактики ".
Навіть на тлі цього незвичайного генезису в ланцюгу злиттів вченим вдалося встановити новий і надійний взаємозв'язок між масою центральної чорної діри і поверхневою яскравістю галактики: з кожним злиттям чорна діра набирає масу, тоді як центр галактики втрачає зірки. Астрономи могли використовувати цей взаємозв'язок для оцінки маси чорних дір у галактиках ще далі, де прямі вимірювання руху зірок поблизу чорної діри неможливі.