Jest czarna dziura o masie 34 miliardów razy większej od Słońca, która każdego dnia zjada mniej więcej jedną gwiazdę
W latach 60. astronomowie zaczęli teoretyzować, że we Wszechświecie mogą istnieć tak masywne czarne dziury – supermasywne czarne dziury (SMBH) – mogą zasilać jądra aktywnych galaktyk (aka. kwazary). Dziesięć lat później astronomowie odkryli, że w centrum Drogi Mlecznej istniał SMBH ( Strzelec A * ); a w latach 90. stało się jasne, że większość dużych galaktyk we Wszechświecie prawdopodobnie ją posiada.
Od tego czasu astronomowie polują na największe SMBH, jakie mogą znaleźć, w nadziei, że zobaczą, jak ogromne stają się te obiekty! I dzięki nowe badania prowadzone przez astronomów z Australijski Uniwersytet Narodowy , znaleziono najnowszego niekwestionowanego zawodnika wagi ciężkiej! Z masą około 34 miliardów mas Słońca, ta SMBH (J2157) jest najszybciej rosnącą czarną dziurą i największym kwazarem zaobserwowanym do tej pory.
Badanie zespołu, które niedawno ukazało się w Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego , kierował dr Christopher A. Onken – kierownik operacyjny teleskopu SkyMapper. Dołączyli do niego badacze z Szkoła Badawcza Astronomii i Astrofizyki (RSAA) i Centrum Astrofizyki Grawitacyjnej (CGA) w ANU, a także Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) i Obserwatorium zarządców .
Kosmiczny Teleskop Spitzera NASA uchwycił to oszałamiające zdjęcie w podczerwieni centrum Drogi Mlecznej, gdzie znajduje się czarna dziura Strzelec A. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Ten sam zespół był odpowiedzialny za odkrycie J2157, co zrobili z powrotem w 2018 , używając danych z Gaja obserwatorium, Szerokokątny eksplorator pomiarów w podczerwieni (WISE) teleskop kosmiczny, a Przegląd nieba południowego SkyMapper . To szczególne badanie było prowadzone przez Christiana Wolfa, członka Australijskiej Rady Badawczej Centrum doskonałości w astrofizyce całego nieba (CAASTRO), który również uczestniczył w tym najnowszym badaniu.
Jak wówczas wskazywali, J2157 jest najjaśniejszym kwazarem zaobserwowanym do tej pory w znanym Wszechświecie, co przypisali obecności SMBH w jego centrum. Co więcej, byli w stanie wykluczyć możliwość, że jego jasność była wynikiem: soczewkowanie grawitacyjne , gdzie obecność interweniujących galaktyk i innych masywnych obiektów była odpowiedzialna za zwiększenie jasności J2157.
To była duża możliwość, biorąc pod uwagę, że światło J2157 jest widoczne 12,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi i dlatego musi przebyć ogromną odległość w przestrzeni i czasie, aby do nas dotrzeć. W tym ostatnim badaniu dr Onken i zespół oparli się na danych z ESO Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Chile, aby ograniczyć odległość i masę tego SMBH w rdzeniu J2157. Jak powiedział dr Onken w niedawnym ANU informacja prasowa , to, co znaleźli, było dość zaskakujące:
„Masa czarnej dziury jest również około 8000 razy większa niż czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej. Jeśli czarna dziura Drogi Mlecznej chciałaby powiększyć ten tłuszcz, musiałaby połknąć dwie trzecie wszystkich gwiazd w naszej Galaktyce. Widzimy to w czasie, gdy wszechświat miał zaledwie 1,2 miliarda lat, mniej niż 10 procent swojego obecnego wieku. To największa czarna dziura, jaka została zważona we wczesnym okresie Wszechświata”.
Zespół miał już przeczucie, że J2157 zawiera szybko rosnący SMBH, który regularnie konsumuje gwiazdy w centralnym regionie swojej galaktyki. Ale fakt, że była to najszybciej rozwijająca się SMBH we Wszechświecie zaledwie 1,2 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, był zdumiewający. Jako dr Fuyan Bian, astronom z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), powiedział :
„Wiedzieliśmy, że jesteśmy na bardzo masywnej czarnej dziurze, kiedy zdaliśmy sobie sprawę z jej szybkiego tempa wzrostu. To, ile czarnych dziur może połknąć, zależy od ich masy. Tak więc, aby ten pożerał materię w tak szybkim tempie, pomyśleliśmy, że może stać się nowym rekordzistą. A teraz wiemy”.
Ale równie ważne jest to, czego J2157 może nas nauczyć o wczesnym Wszechświecie i jego późniejszej ewolucji. Od pewnego czasu astronomowie szukali więcej przykładów SMBH we wczesnym Wszechświecie, aby zobaczyć, jak wpłynęły one na ewolucję galaktyk i kosmosu jako całości. Jednocześnie szukali odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób małe i średnie firmy mogły rozrosnąć się tak bardzo w tak krótkim czasie.
Chociaż te pytania pozostają nierozwiązane, odkrycie tej starożytnej i najmasywniejszej z supermasywnych czarnych dziur może dostarczyć bardzo pomocnych wskazówek. Już teraz zespół stojący za tym odkryciem poszukuje więcej czarnych dziur, które istniały w centrach galaktyk wkrótce po Wielkim Wybuchu, w nadziei, że mogą znaleźć dodatkowe wskazówki.
Zdjęcie zrobione przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a dżetu o długości 5000 lat świetlnych wyrzuconego z aktywnej galaktyki M87. Źródło: NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Powiedział członek zespołu dr Fuyan Bian, pracownik naukowy Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO):
„Mając tak ogromną czarną dziurę, jesteśmy również podekscytowani tym, czego możemy się dowiedzieć o galaktyce, w której rośnie. Czy ta galaktyka jest jednym z gigantów wczesnego Wszechświata, czy też czarna dziura pochłonęła po prostu niezwykłą ilość swojego otoczenia? Będziemy musieli dalej kopać, żeby to rozgryźć.
Jednym z najważniejszych osiągnięć w dziedzinie astronomii i astrofizyki w ciągu ostatnich kilku dekad była zdolność widzenia dalej iz większą jasnością. Patrząc głębiej w kosmos, byli również w stanie spojrzeć w przeszłość i zobaczyć, jak wyglądał Wszechświat w bardzo młodym wieku. Umożliwiło to naukowcom testowanie kosmologicznych teorii na temat tego, jak od tego czasu Wszechświat rozwijał się i ewoluował.
Biorąc pod uwagę wszystkie nowe osiągnięcia, których można się spodziewać w nadchodzących latach i dekadach – w tym rozmieszczenie teleskopów nowej generacji, sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe oraz zwiększone udostępnianie danych – naukowcy przewidują, że odpowiedzi na najtrwalsze kosmologiczne pytania zostaną wkrótce udzielone!