Pomoću novog računalnog modela astronomi su utvrdili da je crna rupa u središtu galaksije M87 najmanje dvostruko veća nego što se prethodno mislilo. Teži od 6,4 milijarde puta više od Sunčeve mase, to je najmasivnija crna rupa do sada izmjerena, a ovaj novi model sugerira da se prihvaćene mase crne rupe u drugim velikim obližnjim galaksijama mogu skinuti sličnim količinama. To ima posljedice za teorije o tome kako se galaksije formiraju i rastu, pa čak može riješiti i dugogodišnji astronomski paradoks.
Astronomi Karl Gebhardt sa Sveučilišta u Teksasu u Austinu i Jens Thomas sa Instituta Max Planck za izvanzemaljsku fiziku detaljno su otkrili svoja otkrića u ponedjeljak na konferenciji Američkog astronomskog društva u Pasadeni u Kaliforniji.
Da bi pokušali shvatiti kako se galaksije formiraju i rastu, astronomi započinju s osnovnim informacijama o galaksijama danas, kao što su od čega su napravljene, koliko su velike i koliko teže. Astronomi mjere ovu posljednju kategoriju, masu galaksije, tako što bilježe brzinu zvijezda u orbiti oko galaksije.
Proučavanja ukupne mase su važna, rekao je Thomas, ali "ključna je stvar utvrditi je li masa u crnoj rupi, zvijezdama ili tamnom halu. Morate pokrenuti sofisticirani model da biste mogli otkriti što je to. Što više komponenti imate, model je složeniji. "
Za modeliranje M87, Gebhardt i Thomas koristili su jedno od najsnažnijih svjetskih superračunala, sustav Lonestar na Sveučilištu u Teksasu u Austinovom Teksaškom naprednom računarskom centru. Lonestar je Dell Linux klaster s 5.840 jezgara za obradu i može izvesti 62 trilijuna operacija s pomičnim zarezom u sekundi. (Današnje vrhunsko prijenosno računalo ima dvije jezgre i može izvoditi do 10 milijardi operacija s pomičnim zarezom u sekundi.)
Gebhardtov i Jensov model M87 bio je složeniji od prethodnih modela galaksije, jer osim modeliranja njegovih zvijezda i crne rupe, on uzima u obzir i "tamni halo" galaksije, sfernu regiju koja okružuje galaksiju koja se proteže izvan njegove glavne vidljiva struktura, koja sadrži tajanstvenu "tamnu materiju" galaksije.
"U prošlosti smo uvijek smatrali da je tamni oreol značajan, ali nismo imali računalnih resursa da bismo ga istražili", rekao je Gebhardt. "Prije smo mogli koristiti samo zvijezde i crne rupe. Ako baciš u mračni oreol, postaje previše skupo računski, moraš ići na superračunala. "
Rezultat Lonestar-a bio je masa crne rupe M87 nekoliko puta više od prethodnih modela. "To uopće nismo očekivali", rekao je Gebhardt. On i Jens jednostavno su htjeli testirati svoj model na "najvažnijoj galaksiji vani", rekao je.
Izuzetno masivan i povoljno u blizini (u astronomskom smislu), M87 bila je jedna od prvih galaksija kojima je predloženo da ugradi središnju crnu rupu prije gotovo tri desetljeća. Također ima aktivno mlazno svjetlo koje puca iz jezgre galaksije dok se materija približava crnoj rupi, omogućujući astronomima da proučavaju proces kojim crne rupe privlače materiju. Svi ovi čimbenici čine M87 „sidrom za supermasivne studije crnih rupa“, rekao je Gebhardt.
Ovi novi rezultati za M87, zajedno sa nagovještajima drugih nedavnih studija i njegovih nedavnih opažanja teleskopa (pripreme publikacija), dovode ga do sumnje da su sve mase crnih rupa za najmasovnije galaksije podcijenjene.
Taj je zaključak "važan za odnos crnih rupa s galaksijama", rekao je Thomas. "Ako promijenite masu crne rupe, promijenite i kako se crna rupa odnosi na galaksiju." Postoji čvrsta veza između galaksije i njene crne rupe koja je omogućila istraživačima da istraže fiziku načina na koji galaksije rastu u kozmičkom vremenu. Povećanje mase crne rupe u najmasivnijim galaksijama uzrokovat će da se ova ocjena preispita.
Veće mase crnih rupa u obližnjim galaksijama također bi mogle riješiti paradoks koji se odnosi na mase kvazara - aktivne crne rupe u središtima ekstremno udaljenih galaksija, viđene u mnogo ranijoj kozmičkoj epohi. Kvazivi sjajno sjaju dok se materijal spiralno uvlači, odajući veliko zračenje prije nego što pređe horizont događaja (područje izvan koje ništa - čak ni svjetlost - ne može pobjeći).
"Dugogodišnji je problem u tome što su mase crnih rupa iz kvadrata bile vrlo velike - 10 milijardi solarnih masa", rekao je Gebhardt. "Ali u lokalnim galaksijama nikad nismo vidjeli tako velike masne crne rupe. Sumnja je postojala prije toga da su mase kvazara bile u krivu ", rekao je. Ali "ako povećamo masu M87 dva ili tri puta, problem gotovo nestaje."
Današnji zaključci temelje se na modelu, ali Gebhardt je također napravio nova teleskopska opažanja M87 i drugih galaksija koristeći nove moćne instrumente na Sjevernom teleskopu Blizanci i vrlo velikom teleskopu Europskog opservatorija. Kazao je da ovi podaci, koji će uskoro biti dostavljeni na objavu, podržavaju trenutne zaključke temeljene na masi crnih rupa.
Za buduća promatranja teleskopima galaktičkih tamnih halosa, Gebhardt napominje da je relativno nov instrument na Sveučilištu u Teksasu u Austinovom opservatoriju McDonald savršen. "Ako morate proučiti halo kako biste dobili crnu rupu, nema boljeg instrumenta od VIRUS-P", rekao je. Instrument je spektrograf. Ono razdvaja svjetlost od astronomskih objekata na njegove sastavne valne duljine, stvarajući potpis koji se može iščitati kako bi se saznalo udaljenost objekta, brzina, kretanje, temperatura i još mnogo toga.
VIRUS-P je dobar za halo studije jer može uzeti spektar na vrlo velikom području neba, omogućavajući astronomima da dostignu vrlo slabu razinu svjetla na velikim udaljenostima od centra galaksije u kojoj dominira tamni halo. To je prototip, stvoren za testiranje tehnologije koja ulazi u veći VIRUS spektrograf za predstojeći eksperiment tamne energije Hobby-Eberly Teleskop (HETDEX).
Izvori: AAS, McDonald Observatory
