Изгиб света, когда его путь огибает гигантскую невидимую массу, выявил присутствие одного из самых больших черные дыры еще обнаружены во Вселенной.
В галактике в центре массивного скопления под названием Abell 1201, примерно в 2,7 миллиардах световых лет от нас, скрывается космический колосс. Не довольствуясь сверхмассивностью, монстр ультрамассивный черная дырачто примерно в 32,7 миллиарда раз превышает массу Солнца.
Новая цифра превышает предыдущие оценки по крайней мере на 7 миллиардов солнечных масс, демонстрируя силу искривленного света для точного измерения масс.
«Эта конкретная черная дыра, масса которой примерно в 30 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, является одной из самых больших из когда-либо обнаруженных и находится на верхнем пределе того, насколько большими, по нашему мнению, могут стать черные дыры теоретически, так что это чрезвычайно захватывающее открытие». объясняет физик Джеймс Найтингейл Даремского университета в Великобритании.
Во Вселенной есть много черных дыр, но если они не активно аккрецируют материал — процесс, который производит много света, поскольку материал нагревается перед падением в черную дыру — их нелегко обнаружить. место. Сами по себе черные дыры не излучают свет, который мы можем обнаружить, поэтому мы должны найти их, изучая влияние, которое они оказывают на окружающие их предметы.
Один из способов найти эти черные дыры — найти эффект, называемый гравитационным линзированием. Это происходит, когда само пространство-время искривляется массой; представьте себе пространство-время как резиновый лист, а масса как тяжесть на нем. Любой свет, проходящий через эту область пространства-времени, должен двигаться по искривленному пути, и это может показаться очень интересным наблюдателю, наблюдающему издалека.
Свет искажается, растягивается и часто увеличивается, что означает, что мы получаем искаженные изображения объектов на заднем плане, таких как далекие галактики. Эта линзирующая масса может быть небольшой, как черная дыра звездной массы, и в этом случае явление известно как микролинзирование; или большие, как скопление галактик. Астрономы могут изучать этот искривленный свет, чтобы исследовать свойства линзирующей массы.
Центральная галактика, или ярчайшая галактика скопления (BCG) Abell 1201, представляет собой большую, диффузная эллиптическая галактика известна как сильная гравитационная линза. Галактика, находящаяся далеко за пределами БКГ, выглядит рядом с ней как вытянутое пятно, похожее на бровь, плотно обвивающую свои окраины.
Этот мазок был обнаружен в 2003 году; в 2017 году астрономы обнаружили второе, более слабое пятно, еще ближе к галактическому центру.
Астрономы предположили, что это подразумевает наличие очень большой черной дыры в центре БКГ, но доступные данные не были достаточно подробными, чтобы определить центральную массу или раскрыть больше о том, что там было.
Найтингейл и его коллеги не только имели доступ к более поздним наблюдениям, но и разработали инструменты для их понимания. Они провели сотни тысяч симуляций движения света во Вселенной, изменения массы черной дыры в центре галактики в поисках результатов, которые воспроизводят линзирование, которое мы наблюдаем с помощью Abell 1021 BCG.
Все, кроме одной из их моделей, предпочли массивную черную дыру в центре галактики; и наилучшее соответствие массе этой черной дыры было в 32,7 миллиарда раз больше массы Солнца. Это толкает его на сверхмассивную территорию, черные дыры массивнее 10 миллиардов Солнц и близки к теоретический верхний предел массы черной дыры 50 миллиардов солнц.
Это также масса, которая ставит черную дыру Abell 1021 BCG в топ-10. самые массивные черные дыры мы обнаружили на сегодняшний день. Диаметр горизонта событий охватит более 1290 астрономических единиц. Для контекста: расстояние от Плутона до Солнца составляет всего 40 астрономических единиц. Это умопомрачительно думать об этом.
Свойства Abell 1201 как гравитационной линзы весьма специфичны, и вполне возможно, что детальное измерение массы черной дыры в БКГ было бы не столь достижимо при других обстоятельствах, но команда Найтингейла уверена, что их методы многообещающие. для обнаружения и взвешивания других черных дыр в далекой Вселенной.
“[G]гравитационное линзирование позволяет изучать неактивные черные дыры, что в настоящее время невозможно в далеких галактиках». Соловей говорит.
«Этот подход может позволить нам обнаружить гораздо больше черных дыр за пределами нашей локальной Вселенной и показать, как эти экзотические объекты эволюционировали еще дальше в космическое время».
И, возможно, предложить некоторые подсказки относительно того, как им удается расти такими большими, как они.
Исследование было опубликовано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.