Галактическа тежка категория - LMU Мюнхен
Открита черна дупка с 40 милиарда слънчеви маси: В центъра на галактическия клъстер "Абел 85" се намира най-голямата черна дупка в близката Вселена - вероятно е резултат от верига от сливане на по-малки черни дупки.
Изображение на галактическия куп Abell 85, направено в обсерваторията USM Wendelstein в LMU. Централната, ярка галактика Holm15A има удължено дифузно ядро. Централната черна дупка на тази галактика е 40 милиарда пъти по-масивна от нашето слънце. Снимка: MPE/Обсерватория на университета в Мюнхен
Анализ на скоростите на милиони звезди в централната галактика на галактическия клъстер "Abell 85" доведе до откриването на изключително масивна черна дупка в центъра на галактиката - тя е 40 милиарда пъти по-тежка от нашето слънце. Астрономите в Мюнхенската университетска обсерватория (USM) и в Института за извънземна физика на Макс Планк (MPE) анализираха нови фотометрични данни от обсерваторията на Уенделщайн, както и нови спектрални наблюдения с висока разделителна способност с инструмента MUSE на много големия телескоп (VLT). Това е най-масивната черна дупка, определяна някога директно от движението на звездите.
Въпреки че звездите в централната галактика на галактическия клъстер "Abell 85" имат огромната маса от повече от два трилиона (10 12) слънчеви маси (един от най-големите звездни клъстери някога), центърът на галактиката е изключително дифузен и слаб. Следователно съвместен екип от астрономи от Мюнхенската университетска обсерватория (USM) и Института за извънземна физика Макс Планк искаха да разгледат по-отблизо тази галактика. Централният дифузен регион на галактиката е огромен, сравним с този на Големия магеланов облак; това даде на учените идеята, че тук е скрита черна дупка с необичайно голяма маса.
Клъстерът на галактиките "Abell 85", който се състои от повече от 500 отделни галактики, се намира на разстояние 700 милиона светлинни години от Земята и по този начин е два пъти по-голям от всяка друга галактика, в която масата на черна дупка е пряка беше измерен. „Има само няколко десетки директни масови определяния на свръхмасивни черни дупки - и никога преди това не е било възможно на такова голямо разстояние“, обяснява Йенс Томас, който ръководи изследването. "Но вече имахме представа за размера на черната дупка в тази конкретна галактика, така че опитахме."
Новите данни, получени в обсерваторията USM Wendelstein в LMU и с инструмента MUSE в VLT, позволиха на екипа да направи масова оценка, базирана директно на колективните движения на звездите около ядрото на галактиката. С маса от 40 милиарда слънчеви маси, това е най-масивната черна дупка, известна в момента в местната вселена. „Той е в пъти по-голям, отколкото бихте очаквали въз основа на косвени измервания, като например звездната маса или дисперсията на скоростта на галактиката“, казва Роберто Саля, съавтор на изследването.
Измерванията на галактиката показват изключително слаб център с много малко останали звезди - това е подобно на някои други елиптични галактики, но много по-изразено. „Светлинният профил във вътрешното ядро вече не се увеличава към центъра“, обяснява докторантът на USM Киануш Мерган, който извърши анализа на данните. "Това означава, че повечето звезди трябва да са били изхвърлени от центъра поради взаимодействия при предишни сливания на черни дупки."
Според общоприетото схващане, тези дифузни ядра възникват в най-големите елиптични галактики, защото звездите са "пометени" от центъра. Когато две галактики се сливат, техните черни дупки образуват двойка, преди най-накрая да се слеят. Звездите по траекториите в близост до двете черни дупки се изхвърлят от центъра на останалата част на галактиката чрез гравитационни взаимодействия. Ако в центъра на галактиката няма повече газ за образуване на нови звезди (както би било в по-младите галактики), това води до ядрото, което става все по-дифузно и бедно на звезди.
„Последното поколение компютърни симулации на сливането на галактики ни предостави прогнози, които всъщност отговарят добре на наблюдаваните свойства“, казва Йенс Томас, който също допринася за динамичните модели. „Тези симулации включват взаимодействието между звездите и двойка черна дупка; съществените компоненти обаче са две елиптични галактики, които вече имат дифузни ядра. Формата на светлинния профил и пътищата на полета на звездите са много ценна археологическа информация и ни казват как се е формирало ядрото в тази галактика - това може да се пренесе и в други много масивни галактики. "
Дори на фона на този необичаен генезис във верига от сливания, учените успяха да установят нова и стабилна връзка между масата на централната черна дупка и повърхностната яркост на галактиката: с всяко сливане черната дупка набира маса, докато центърът на галактиката губи звезди. Астрономите биха могли да използват тази връзка, за да изчислят маси от черни дупки в още по-отдалечени галактики, където не са възможни директни измервания на движението на звездите в близост до черната дупка.