Největší a neobvyklá superhmotná černá díra

Astronomové použili dalekohled Hobby-Eberly Telescope (University of Texas, Austin's McDonald Observatory) k určení hmotnosti doposud největší supermasivní černé díry v galaxii NGC 1277. Dospěli k závěru, že její hmotnost dosahuje hodnoty 17 miliard hmotností Slunce. Tato neobyčejná černá díra tak obsahuje 14 % hmotnosti celé galaxie (obvyklá hmotnost bývá 0,1 %). Tato galaxie včetně několika dalších, které astronomové zkoumali, může pozměnit názory vědců na vznik a vývoj galaxií a superhmotných černých děr.

V centru většiny galaxií se nachází minimálně jedna supermasivní černá díra. Jejich hmotnosti se odhadují na milióny až několik miliard hmotností Slunce. V případě černé díry v galaxii NGC 1277 byl dvojnásobně překonán dosavadní hmotnostní rekord černé díry v galaxii NGC 4889, jejíž hmotnost byla určena na 9,8 miliardy Sluncí.

NGC 1277 je od Země vzdálena 228 miliónů světelných roků a nachází se v souhvězdí Persea. Její velikost a hmotnost však dosahuje pouze 10 % velikosti a hmotnosti naší Galaxie. Navzdory tomu, že je galaxie NGC 1277 velmi malá, černá díra v jejím středu má rozměr více než 11krát větší, než činí průměr oběžné dráhy Neptunu ve Sluneční soustavě.

„Toto je opravdu podivná galaxie,“ říká Karl Gebhardt (University of Texas, Austin). „Její černá díra představuje skoro celou galaxii. Může se jednat o první objekt nové třídy soustavy galaxie-černá díra.“ Kromě toho nejhmotnější černé díry byly pozorovány v obřích galaxiích označovaných jako eliptické, avšak v tomto případě se nachází uvnitř relativně malé galaxie, která má čočkovitý tvar.

Objev byl učiněn na základě průzkumu Massive Galaxy Survey (MGS) pomocí dalekohledu Hobby-Eberly Telescope (s objektivem o průměru 9,2 m), který byl zaměřen na výzkum velmi hmotných galaxií. Účelem studie je lépe porozumět tomu, jak černé díry a galaxie vznikají a jak se společně vyvíjejí, což je proces, který doposud není dostatečně prostudován.

„V současné době známe tři zcela odlišné mechanismy, které umožňují vysvětlit vztah mezi hmotností černé díry a vlastnostmi mateřské galaxie. Zatím ještě nevíme, která z těchto teorií je správná,“ říká Remco van den Bosch, který začal na tomto projektu pracovat jako postgraduální student University of Texas, Austin. Nyní pracuje na Max Planck Institute for Astronomy (Heidelberg, Německo).

Problémem je nedostatek dat. Astronomové znají hmotnosti pouze u necelé stovky supermasivních černých děr, které se ukrývají v centrech galaxií. Určování hmotností černých děr této kategorie je obtížné a časově náročné. Pozorovatelský tým proto vyvinul program Massive Galaxy Survey pro dalekohled Hobby-Eberly Telescope (HET) s cílem nahlédnout dovnitř velkého počtu galaxií, které mohou být zajímavé pro další podrobný výzkum.

„Vybrali jsme si velký vzorek těch nejhmotnějších galaxií v blízkém okolním vesmíru k výzkumu vzájemných souvislostí mezi černými děrami a jejich mateřskými galaxiemi,“ říká Karl Gebhardt. Ačkoliv astronomové ještě pokračují ve výzkumu, pomocí dalekohledu HET již prozkoumali 700 z celkového počtu 800 vybraných galaxií.

Výzkumný tým astronomů uvádí, že galaxie NGC 1277 již byla fotografována rovněž prostřednictvím Hubblova kosmického dalekohledu HST. Byla tak provedena měření jasnosti galaxie v různých vzdálenostech od jejího centra. Když byla tato data sloučena s údaji z dalekohledu HET a pomocí superpočítače byly vypracovány různé modely, výsledkem bylo určení hmotnosti supermasivní černé díry na 17 miliard hmotností Slunce.

„Hmotnost této supermasivní černé díry je podstatně vyšší, než se předpokládalo,“ říká Karl Gebhardt. „To nás vede k přesvědčení, že ve velmi hmotných galaxiích možná probíhají během růstu černých děr odlišné fyzikální procesy.“

Astronomové předpokládají, že superhmotná černá díra v centru galaxie NGC 1277 představuje více než polovinu hmotnosti galaktické výduti, což je nejhmotnější centrální část galaxie. „Je to opravdu velmi podivná galaxie. Téměř celá se skládá z černé díry. Možná jsme objevili první objekt nové třídy galaxií-černých děr,“ znovu připomíná Karl Gebhardt.

Zdroj: http://phys.org/news/2012-11-astronomers-massive-unusual-black-hole.html

autor: František Martinek