W maleńkiej galaktyce karłowatej Mrk 462, oddalonej o 110 milionów lat świetlnych od Ziemi, astronomowie wykryli niedawno jedną z najmniejszych poznanych dotychczas supermasywnych czarnych dziur. Charakteryzuje się ona masą „zaledwie” 200 tysięcy mas Słońca.
„Ta czarna dziura w Mrk 462 jest jedna z najmniejszych supermasywnych czarnych dziur.”, powiedziała astronom Jack Parker z Dartmouth College. „Czarne dziury takie jak te są niezwykle trudne do znalezienia.”
Wyjątkowe osiągnięcie
Odkrycie czarnej dziury w galaktyce karłowatej było nie lada wyzwaniem. W przypadku dużych galaktyk naukowcy są w stanie wywnioskować obecność czarnej dziury na podstawie orbit otaczających ją gwiazd. Galaktyki karłowate są natomiast zbyt małe i charakteryzują się zbyt niską jasnością, by stosowanie tej samej metody było możliwe.
Astronomowie mogą wypatrywać też wyjątkowo jasnego, wysokoenergetycznego promieniowania, takie jak promieniowanie rentgenowskie. Sugeruje ono bowiem, że czarna dziura aktywnie przyciąga materię, podgrzewając ją do tak ekstremalnych temperatur, że ta emituje ów promieniowanie. Właśnie robili naukowcy, którzy odkryli supermasywną czarną dziurę w Mkr 462, a robili to za pomocą Teleskopu Kosmicznego Chandra.
W sumie badacze przyjrzeli się ośmiu galaktykom karłowatym, dane optyczne na temat których sugerowały, że te mogą zawierać aktywne supermasywne czarne dziury. Niemniej, tylko w Mkr 462 wykryto promieniowanie rentgenowskie wskazujące na obecność supermasywnej czarnej dziury karmionej otaczającą ją materią – supermasywnej czarnej dziury o masie około 200 tysięcy Słońc. Co jednak ciekawe, stosunek wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego do tego niskoenergetycznego sugeruje, że ta superamsywna czarna dziura jest zasłonięta gęstą chmurą pyłu, czy też w niej pogrzebana.
„Dlatego że pogrzebane czarne dziury jest jeszcze trudniej wykryć, niż te odsłonięte, znalezienie tego przykładu ma szansę oznaczać, że znacznie więcej galaktyk karłowatych posiada podobne czarne dziury.”, wyjaśnił Ryan Hickox z Dartmouth College.
Tajemnica narodzin czarnych dziur
Odkrycie omawianego obiektu pokazuje, że przynajmniej niektóre supermasywne czarne dziury wyrastają z zalążków o masie gwiazdowej mniejszej niż 100 mas Słońca, a nie z zalążków znacznie masywniejszych. Taka teoria istnieje nie od dziś, ale póki co istnieją problemy z jej udowodnieniem. To głównie dlatego, że wiele supermasywnych czarnch dziur istniało już we Wczesnym wszechświecie, ponad 12 miliardów lat temu. W jaki sposób tak maleńkie nasionka powstałe z jąder gwiazd miały stać się supermasywnymi czarnymi dziurami w tak krótkim czasie?
Możliwe jest, że w młodym Wszechświecie supermasywne czarne dziury powstały z ogromnych, gęstych chmur gazu i pyłu, które zapadły się bezpośrednio w czarne dziury o tysiącach mas Słońca, a potem urosły do milionów mas Słońca. Jeśli istnieje mało galaktyk karłowatych z supermasywnymi czarnymi dziurami, ten scenariusz jest zdaniem badaczy bardziej prawdopodobny. Jeśli jednak takich galaktyk istnieje dużo, bardziej prawdopodobne jest, że maleńkie czarne dziury we wczesnym Wszechświecie bardzo szybko nabierały masy milionów mas Słońc.
Takie oczekiwania mają miejsce, ponieważ warunki niezbędne do nastąpienia bezpośredniego kolapsu gigantycznego obłoku do czarnej dziury średniej wielkości powinny być rzadkie. Nikt nie spodziewa się, zatem że duża część galaktyk karłowatych miałaby zawierać supermasywne czarne dziury. Przewiduje się z kolei, że czarne dziury o masach gwiazdowych istnieją w każdej galaktyce.
„Nie możemy wyciągnąć mocnych wniosków na podstawie jednego przykładu, ale rezultat naszych obserwacji powinien być zachętą do zapoczątkowania zakrojonych na szeroką skalę poszukiwań pogrzebanych czarnych dziur w galaktykach karłowatych.”, powiedział Parker. „Jesteśmy podekscytowani tym, czego możemy się dowiedzieć.”
Ciekawe, ile galaktyk karłowatych faktycznie zawiera supermasywne czarne dziury. Czas pokaże, czy uda się te czarne dziury w ich obrębie wykryć.
Źródło: Chandra.si.edu, fot. tyt. Canva