Przejdź do głównej zawartości

Odkryto supermasywną czarną dziurę o wyjątkowo niskiej masie

Czarne dziury, które obserwujemy we Wszechświecie, zazwyczaj dzielą się na dwie kategorie: małe czarne dziury wielkości gwiazdy (pod względem masy) i olbrzymie czarne dziury czające się w centrach galaktyk. Odkrycie teraz nowej czarnej dziury w niewielkiej galaktyce IC 750 rzuca trochę światła na obszar między tymi skrajnościami.


Czarne dziury o masach gwiazdowych wynoszących do 100 mas Słońca znajdują się w ilości milionów w galaktykach. Uważa się także, że większość galaktyk zawiera tylko jedną supermasywną czarną dziurę, taką o masie od milionów do dziesiątek miliardów mas Słońca, która znajduje się w galaktycznym centrum.

Co ciekawe, masa tych centralnych czarnych dziur wydaje się być nieodłącznie związana z masą galaktyki macierzystej. Zależność empiryczna, znana jako M-σ, pokazuje korelację między masą centralnej czarnej dziury, a rozpiętością prędkości gwiazd w zgrubieniu centralnym galaktyki macierzystej, służącą do szacowania masy zgrubienia. Relacja M-σ i inne podobne relacje pokazują, że czarne dziury wydają się rosnąć w tandemie ze swoimi galaktykami macierzystymi w całym Wszechświecie.

Jeżeli relacja M-σ zachodzi w szerokim zakresie mas, spodziewalibyśmy się znaleźć mniejsze masywne czarne dziury w sercach szczególnie małomasywnych galaktyk. Jak dotąd dowody na istnienie tych centralnych czarnych dziur o niskiej masie były nieliczne. Jednak nowe badanie przeprowadzone przez Ingyin Zaw (New York University Abu Dhabi, ZEA) wykazało teraz obecność supermasywnej czarnej dziury o nietypowo małej jak na te obiekty masie w jednej z galaktyk.

Zan i jej współpracownicy wykorzystali Very Long Baseline Array (VLBA) do uzyskania obserwacji radiowych małomasywnej galaktyki IC 750.

W jądrze galaktyki astronomowie odkryli emisję z maserów wody, skupisk cząsteczek wody, które naturalnie emitują promieniowanie w zakresie radiowym w procesie podobnym do emisji laserowej. Promieniowanie z maserów pokazuje, że krążą one w dysku wokół zwartej centralnej masy – masywnej czarnej dziury – a Zan i współpracownicy wykorzystali ich ruch do pomiaru masy zamkniętej wewnątrz ich orbity, wyznaczając górną granicę masy tej czarnej dziury.

Następnie autorzy zredukowali i przeanalizowali publicznie dostępne dane na wielu długościach fali, aby zrozumieć położenie czarnej dziury i zmierzyć właściwości jej galaktyki macierzystej.

Wynik? Centralna masywna czarna dziura w IC 750 jest zdecydowanie lekka, z górną granicą masy wynoszącą 140 000 mas Słońca (w rzeczywistości stanowić mniej niż ⅓ tej masy). Jest to nie tylko niezwykle mała masa jak na centralną czarną dziurę, ale także jest ona niezwykle lekka, nawet w stosunku do masy galaktyki macierzystej: czarna dziura w IC 750 leży dwa rzędy wielkości poniżej miejsca, w którym powinna się znajdować w relacji M-σ!

Co się dzieje z tym niezwykłym obiektem? Istnieją dwa możliwe wyjaśnienia: albo jest większy rozrzut wartości na małomasywnym końcu relacji M-σ, albo zależność skalowania jest po prostu inna dla galaktyk o małej masie. Ta druga opcja jest wspierana przez niektóre symulacje sugerujące, że czarne dziury nie rosną wydajnie w małomasywnych galaktykach.

Chociaż nie wiemy jeszcze, które wyjaśnienie jest bardziej prawdopodobne, więcej obserwacji, takich jak te przedstawione tutaj, ostatecznie wypełni nasz obraz tych masywnych potworów o niewielkiej masie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds