Jedno z niewielu takich odkryć
Dotychczas nie znaleziono zbyt wielu czarnych dziur o masie pośredniej. Dlatego też odkrycie dokonane w Galaktyce Andromedy jest dla astrofizyków niezwykle ekscytujące, ze względu na pytania, na które może odpowiedzieć.
„Mamy bardzo dobre detekcje czarnych dziur o masach gwiazdowych, osiągających masy do 100 mas Słońca, a także supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk, miliony razy masywniejszych niż Słońce. Nie zbadano jednak wielu czarnych dziur, które plasują się między nimi.”, powiedział astronom Anil Seth z Uniwersytetu w Utah, jeden z autorów pracy poświęconej nowemu odkryciu. „To duża luka. To odkrycie ową lukę wypełnia.”
Czarne dziury to obiekty, których wykrywanie nie należy do najłatwiejszych. Dopóki czarna dziura nie przyciąga do siebie materii, która w rezultacie emituje charakterystyczne i bardzo jasne promieniowanie, w zasadzie nie jesteśmy w stanie jej dostrzec. Jedyne co nam pozostaje to obserwowanie orbit przeróżnych obiektów, głównie gwiazd. W ten sposób mamy szansę dostrzec, że coś grawitacyjnie na nie wpływa – na przykład właśnie czarna dziura.
Większość czarnych dziur, które odkryto dotychczas, należy do dwóch kategorii. Pierwsza obejmuje czarne dziury o masie wynoszącej do około 100 mas Słońca. Druga składa się zaś na supermasywne czarne dziury o milionach mas Słońca. Istnieje jeszcze trzecia kategoria – kategoria czarnych dziur o masie pośredniej. Takich czarnych dziur dostrzeżono jednak dotychczas niebywale mało.
Astronomowie rzecz jasna starają się o to, aby odkryć kolejne czarne dziury o masach pośrednich. Te mogą zaoferować bowiem mechanizm, który wyjaśniałby, w jaki sposób czarne dziury o masach gwiazdowych mogą rozrastać się do Behemotów, jakimi są supermasywne czarne dziury.
Obiekt ukryty w gromadzie kulistej
Nowo odkryta czarna dziura o masie pośredniej leży w Galaktyce Andromedy wewnątrz gromady kulistej gwiazd znanej jako B023-G078. Jest to najmasywniejsza gromada gwiazd tego typu w omawianej galaktyce. Jej masa wynosi aż 6,2 miliony mas Słońca. Astronomowie podejrzewają, że takie gromady mogą powstawać, gdy jedna galaktyka pożera drugą. Nie jest to rzadkie zjawisko. Na przestrzeni swojego istnienia Droga Mleczna pochłonęła co najmniej kilka galaktyk.
Galaktyka Andromedy i leżąca w jej obrębie gromada kulista B023-G078. | Źródło: Iván Éder; HST ACS/HRC
Odkrywcy nowej czarnej dziury o masie pośredniej wierzą, że B023-G078 powstała właśnie wtedy, gdy Galaktyka Andromeda pożarła inną galaktykę. Zbadali oni zawartość metali w gromadzie, bazując na subtelnych sygnaturach w emitowanym przez nią świetle i ustalili, że jej wiek to jakieś 10,5 miliarda lat. Następnie przyjrzeli się temu, w jaki sposób gwiazdy poruszają się wokół centrum gromady, a potem podjęli się próby obliczenia masy czarnej dziury, która powinna się w niej znajdować. Obliczenia dały wynik 91 tysięcy mas Słońca, co stanowi około 1,5 procenta masy gromady.
Badania sugerują, że macierzysta galaktyka B023-G078 była galaktyką karłowatą o masie około miliarda mas Słońca. Dla porównania, masa Wielkiego Obłoku Magellana, jednej z karłowatych galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej, wynosi 188 miliardów mas Słońca.
Bardzo możliwe, że coś innego niż czarna dziura znajduje się w centrum B023-G078, ale zdaniem naukowców żadne z innych wyjaśnień, na które wpadł zespół, nie pasuje do danych tak dobrze, jak czarna dziura o masie pośredniej.
„Wiedzieliśmy, że w jądrach o mniejszej masie muszą znajdować się mniejsze czarne dziury, ale nigdy nie było na to bezpośrednich dowodów.”, powiedział Ranuka Pechetti, główny autor pracy. „Myślę, iż jasne jest, że w końcu znaleźliśmy jeden z tych obiektów.”
Co dalej? Astronomowie zamierzają się przyjrzeć trzem innym gromadom kulistym w Galaktyce Andromedy. Być może i one skrywają jakieś sekrety.
Źródło: Uniwersytet w Utah / fot. tyt. NASA/MSFC/Meteoroid Environment Office/Bill Cooke