Csillagászok felfedezték az univerzum legnagyobb fekete lyukát

Ez a gigantikus, körülbelül 36 milliárd Napot nyomó objektum olyan erősen torzítja a teret, hogy a háttérgalaxis fénye tökéletes Einstein-gyűrűvé görbül.

Rekordokat döntő kozmikus óriás

A csillagászok azonosították a valaha talált legnagyobb tömegű fekete lyukat.

Ez a kolosszális objektum közel van az univerzumban elképzelhető maximális mérethez, és körülbelül 10 000-szer nagyobb tömegű, mint a Tejútrendszer középpontjában található fekete lyuk.

Az egyik legnagyobb ismert galaxisban, a Kozmikus Patkóban található. Ez a hatalmas galaxis olyan erősen hajlítja meg a téridőt, hogy torzítja egy távolabbi galaxis fényét, létrehozva egy hatalmas, patkó alakú képződményt, amelyet Einstein-gyűrűnek neveznek.

A Királyi Csillagászati Társaság havi közleményeiben augusztus 7-én megjelent tanulmány szerint a fekete lyuk tömegét a Napunk tömegének elképesztő, 36 milliárdszorosára becsülik.

Egy ultramasszív rejtély mérése

A csillagászok úgy vélik, hogy minden galaxis magjában egy szupermasszív fekete lyuk található, és hogy a legnagyobb galaxisokban még nagyobbak, az úgynevezett ultramasszív fekete lyukak találhatók.

„Ez a valaha felfedezett 10 legnagyobb tömegű fekete lyuk közé tartozik, és valószínűleg a legnagyobb is” – mondta Thomas Collett kutatóprofesszor, a Portsmouth-i Egyetem munkatársa.

„A legtöbb fekete lyuk tömegmérése közvetett és meglehetősen nagy bizonytalansággal jár, így valójában nem tudjuk biztosan, melyik a nagyobb. Az új módszerünknek köszönhetően azonban sokkal nagyobb bizonyossággal rendelkezünk ennek a fekete lyuknak a tömegével kapcsolatban.”

A tömeg felszabadítása új technikákkal

A kutatók a gravitációs lencsehatás és a csillagok kinematikájának (a csillagok galaxisokon belüli mozgásának, valamint a fekete lyukak körüli mozgásuk sebességének és módjának vizsgálata) kombinációjával észlelték a Kozmikus Patkó fekete lyukat.

Ez utóbbit tekintik a fekete lyukak tömegének mérésének aranystandardjának, de a nagyon közeli univerzumon kívül nem igazán működik, mivel a galaxisok túl kicsinek tűnnek az égen ahhoz, hogy meg lehessen határozni azt a régiót, ahol egy szupermasszív vagy ultramasszív fekete lyuk található.

A gravitációs lencsehatás hozzáadása segített a csapatnak „sokkal messzebbre jutni az univerzumban” – mondta Collett professzor.

„A fekete lyuk hatását kétféleképpen is észleltük – megváltoztatja a fény útját, miközben elhalad a fekete lyuk mellett, és a gazdagalaxis belső régióiban lévő csillagokat rendkívül gyorsan (közel 400 km/s sebességgel) mozgatja.”

„A két mérés kombinálásával teljesen biztosak lehetünk abban, hogy a fekete lyuk valódi.”

Egy csendes, de hatalmas óriás

A brazil Rio Grande do Suli Szövetségi Egyetem (UFRGS) vezető kutatója, Carlos Melo PhD-jelölt hozzátette: „Ezt a felfedezést egy „szunnyadó” fekete lyukra vonatkozóan tették – egy olyanra, amely a megfigyelés idején nem gyűjt aktívan anyagot.”

„A detektálása kizárólag a hatalmas gravitációs vonzásán és a környezetére gyakorolt hatásán alapult.

„Különösen izgalmas, hogy ez a módszer lehetővé teszi számunkra, hogy észleljük és megmérjük ezeknek a rejtett ultramasszív fekete lyukaknak a tömegét az egész univerzumban, még akkor is, ha teljesen csendesek.”

A távoli és a szunnyadó mérése

A Kozmikus Patkó alakú fekete lyuk messze található a Földtől, mintegy 5 milliárd fényévnyire.

„Az ilyen távoli rendszerek esetében a fekete lyuk tömegének mérése jellemzően csak akkor lehetséges, ha a fekete lyuk aktív” – mondta Melo. „De ezek az akkréción alapuló becslések gyakran jelentős bizonytalanságokkal járnak.”

„A megközelítésünk, amely az erős lencsehatást a csillagdinamikával ötvözi, közvetlenebb és megbízhatóbb mérést kínál, még ezeknél a távoli rendszereknél is.”

Fekete lyukak és galaxisfejlődés

A felfedezés azért jelentős, mert segíteni fog a csillagászoknak megérteni a szupermasszív fekete lyukak és gazdagalaxisaik közötti kapcsolatot.

„Úgy gondoljuk, hogy a kettő mérete szorosan összefügg” – tette hozzá Collett professzor –, „mert amikor a galaxisok növekednek, anyagot tudnak leszívni a központi fekete lyukba.”

„Ennek az anyagnak egy része növeli a fekete lyukat, de nagy része egy hihetetlenül fényes forrásban, egy kvazárban ragyog el . Ezek a kvazárok hatalmas mennyiségű energiát bocsátanak ki gazdagalaxisaikban, ami megakadályozza, hogy a gázfelhők új csillagokká sűrűsödjenek.”

Saját galaxisunk, a Tejútrendszer, egy 4 millió naptömegű fekete lyuknak ad otthont. Jelenleg nem növekszik elég gyorsan ahhoz, hogy kvazárként energiát bocsásson ki, de tudjuk, hogy a múltban már megtette, és a jövőben is meg fog tenni.

Az Androméda-galaxis és a Tejútrendszer együtt mozog, és várhatóan körülbelül 4,5 milliárd év múlva egyesülnek, ami a kutatók szerint a legvalószínűbb időpont arra, hogy szupermasszív fekete lyukunk ismét kvazárrá váljon.

Galaxisok és fekete lyukak végállapotai

A Kozmikus Patkórendszer egy érdekes tulajdonsága, hogy a gazdagalaxis egy úgynevezett fosszilis csoport.

A fosszilis csoportok a világegyetem legnagyobb tömegű gravitációsan kötött struktúráinak végállapotai, amelyek akkor keletkeznek, amikor egyetlen rendkívül hatalmas galaxissá omlanak össze, fényes kísérők nélkül.

„Valószínű, hogy az összes szupermasszív fekete lyuk, amelyek eredetileg a kísérőgalaxisokban voltak, most egyesült, és létrehozta az általunk észlelt ultramasszív fekete lyukat” – mondta Collett professzor.

„Tehát a galaxisképződés és a fekete lyukképződés végállapotát látjuk.”

Egy szerencsés kitérő a sötét anyaggal kapcsolatban

A Kozmikus Patkó fekete lyuk felfedezése némileg véletlenszerű felfedezés volt. A kutatók a galaxis sötét anyag eloszlását vizsgálták, hogy többet megtudjanak a titokzatos hipotetikus anyagról, tájékoztat a scitechdaily.com.

Most, hogy rájöttek, hogy új módszerük működik a fekete lyukak esetében is, remélik, hogy az Európai Űrügynökség Euklidesz űrteleszkópjának adatait felhasználva további szupermasszív fekete lyukakat és gazdáikat is képesek lesznek kimutatni, hogy jobban megértsék, hogyan akadályozzák meg a fekete lyukak a galaxisok csillagképződését.