Astronomer har oppdaget et svart hull på 40 milliarder solmasser i Abell 85-galaksen. De fant fasongen ved hjelp av spektrale observasjoner med Very Large Telescope (VLT.) Det er bare noen få direkte massemålinger for sorte hull, og omtrent 700 millioner lysår fra Jorden er dette den fjerneste.
Inne i Abell 85-klyngen ligger Holm 15A, en lyseste klyngalakse (BCG.) Det betyr at den er den lyseste galaksen i Abell 85-klyngen. Holm 15A sentrum er diffust og veldig svakt, selv om selve galaksen er veldig lysende og har en synlig masse av stjerner på til sammen to billioner solmasser. Dette tilsynelatende avviket fanget øynene til forskere ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) og University Observatory Munich (USM.)
Den nye studien ble ledet av OED-forsker Jens Thomas. Den diffuse sentrale regionen i Holm 15A er nesten like stor som den store magellanske skyen, og Thomas og de andre astronomene trodde dette var en anelse om at et enormt massivt svart hull var til stede. Teamet brukte data fra MUSE-spektrometeret på VLT og USM Wendelstein Observatory for å studere denne enorme diffuse regionen.
I en pressemelding sa Thomas “Det er bare noen få dusin direkte massemålinger av supermassive sorte hull, og aldri før har det blitt forsøkt på en slik avstand. Men vi hadde allerede en anelse om størrelsen på det svarte hullet i akkurat denne galaksen, så vi prøvde det. ”
Dataene fra begge teleskopene gjorde det mulig for teamet å utføre et massestimat basert direkte på de stjernebevegelser rundt kjernen av galaksen. Da dataene var inne, ble det 40 milliarder solmasse supermassive sorte hullet avslørt, noe som gjorde det til det mest massive sorte hullet i det kjente universet.
"Dette er flere ganger større enn forventet fra indirekte målinger, for eksempel stjernemassen eller hastighetsspredningen av stjernene," sa Roberto Saglia, seniorforsker ved MPE og foreleser ved LMU.
Holm 15As sentrum har en veldig lav, diffus overflatelysstyrke. Det er mye svakere enn i andre elliptiske galakser. Det er en anelse om at mange stjerner er blitt utvist fra sentrum under sammenslåingene som skapte denne behemoth. LMU-doktorand Kianusch Mehrgan hjalp til med å analysere noen av dataene i denne studien. I samme pressemelding sa Mehrgan “Lysprofilen i den indre kjernen er også veldig flat. Dette betyr at de fleste av stjernene i sentrum må ha blitt utvist på grunn av interaksjoner i tidligere fusjoner. "
Holm 15A er en Early Type Galaxy, eller ETG. I det allment aksepterte synspunktet dannes kjernene til denne typen massive galakser på grunn av en prosess som kalles "kjerneskuring". Når to galakser smelter sammen, smelter også de svarte hullene deres sammen. Alle disse gravitasjonsinteraksjonene har en sprengeffekt på stjerner og skyver dem ut fra kjernene. Uten at det er igjen gass igjen i kjernen, kan det ikke danne nye stjerner, noe som fører til denne uttømmede typen kjerne.
Faktisk antyder lysprofilen for Holm 15A at de to elliptiske galaksene som fusjonerte allerede hadde uttømt kjerner fra tidligere fusjoner. Så den uttømte, diffuse, enorme kjernen var en ledetråd om at et enormt svart hull ligger i sentrum.
"Den nyeste generasjonen datasimuleringer av galaksefusjoner ga oss spådommer som faktisk stemmer overens med de observerte egenskapene ganske godt," sa Jens Thomas, som også ga de dynamiske modellene. "Disse simuleringene inkluderer interaksjoner mellom stjerner og et svart hull binært, men den avgjørende ingrediensen er to elliptiske galakser som allerede har uttømt kjerner. Dette betyr at formen på lysprofilen og stjernenes bane inneholder verdifull arkeologisk informasjon om de spesifikke omstendighetene for kjernedannelse i denne galaksen - så vel som andre veldig massive galakser. ”
Forholdet mellom lysprofilen og det sorte hullets masse kan føre til en bedre forståelse av sorte hull, og en ny måte å måle massen på.
De fleste supermassive sorte hull er for fjerne til å måle direkte. Men denne forskningen peker på et nytt forhold mellom lysstyrke og masse. Hver gang to sorte hull smelter sammen, øker massen, men stjerner kastes ut og den galaktiske kjernen blir svakere, forutsatt at det er mangel på gass for ny stjernedannelse.
Teamet har til hensikt å fortsette å utvikle modellen sin, og den kan utvide seg lenger enn bare å måle massen av sorte hull. I papiret sier de: "Resultatene våre antyder at den nøyaktige formen til den sentrale lysprofilen så vel som detaljene om fordelingen av stjerners baner i sentrum inneholder verdifull informasjon om den sammenslåtte historien til veldig massive galakser."
Massen til de fleste sorte hull bestemmes ved å måle bevegelsen til stjerner nær det galaktiske sentrum. I veldig fjerne galakser kan ikke bevegelsen til disse stjernene bestemmes. Men dette nye forholdet mellom lys og masse kan danne grunnlaget for å måle massen til fjernere sorte hull. Som forfatterne sier i papiret, “I kjernegalakser skalerer masser av svart hull omvendt med den sentrale stjerneflatens lysstyrke og sentrale stjernemassetetthet - inkludert i Holm 15A. Vi viser denne korrelasjonen her for første gang. ”
Hvis den korrelasjonen holder, kan det bare være et spørsmål om tid før dette 40 milliarder solmassesorte hullet blir trukket ned, og et nytt, enda mer massivt svart hull tar sin plass.
Mer:
- Pressemelding: Tung vekt i hjertet av Abell 85 sentrale galakse
- Forskningsartikkel: ET 40-BILJONS SOLT MASSE SVART hull i den ekstreme kjernen i HOLM 15A, den sentrale galaksien i ABELL 85
- Space Magazine Video: Supermassive Black Holes or Galaxies deres? Hvilken kom først?
