אסטרונומים זיהו חור שחור של 40 מיליארד מסת שמש בסביבת הגלקסיות Abell 85. הם מצאו את הרקמה באמצעות תצפיות ספקטרליות בעזרת הטלסקופ הגדול מאוד (VLT.) יש רק כמה מדידות מסתיות ישירות של חורים שחורים, וכ- 700 מיליון שנות אור מכדור הארץ, זו היא הרחוקה ביותר.
בתוך אשכול Abell 85 שוכן הולם 15A, גלקסיית האשכול הבהירה ביותר (BCG.) כלומר, היא הגלקסיה המוארת ביותר באשכול Abell 85. מרכזו של הולם 15A מפוזר, וקלוש מאוד, למרות שהגלקסיה עצמה זוהרת מאוד, ובעלת מסה של כוכבים גלויים בהיקף של שני טריליון מסות שמש. אי-התאמה לכאורה תפסה את עיניהם של חוקרים במכון מקס פלאנק לפיזיקה חוצנית (MPE) ובמצפה האוניברסיטאי מינכן (USM.)
את המחקר החדש הוביל מדען ה- MPE, ג'נס תומאס. האזור המרכזי המפוזר בהולם 15A גדול כמעט כמו הענן המגלני הגדול, ותומס ושאר האסטרונומים חשבו שזהו רמז לכך שנקלע חור שחור עצום להפליא. הצוות השתמש בנתונים מהספקטרומטר MUSE ב- VLT ובמצפה הכוכבים USM Wendelstein כדי לחקור את האזור המפוזר העצום הזה.
בהודעה לעיתונות אמר תומאס "יש רק כמה עשרות מדידות המוניות ישירות של חורים שחורים סופר-מסיביים, ומעולם לא נעשה ניסיון כזה מרחק. אבל כבר היה לנו מושג כלשהו לגבי גודל החור השחור בגלקסיה הספציפית הזו, אז ניסינו את זה. "
הנתונים משני הטלסקופים אפשרו לצוות לבצע הערכה המונית המבוססת ישירות על תנועות הכוכבים סביב ליבת הגלקסיה. כשנמצאו הנתונים, נחשף החור השחור העל-מסיבי המוני של 40 מיליארד דולר, מה שהפך אותו לחור השחור המסיבי ביותר ביקום הידוע.
"זה גדול פי כמה מהצפוי ממדידות עקיפות, כמו המסה הכוכבית או פיזור המהירות של הכוכבים," אמר רוברטו סגליה, מדען בכיר ב- MPE ומרצה ב- LMU.
במרכז הולם 15A יש בהירות פני שטח נמוכה מאוד ומפוזרת. זה הרבה יותר חלש מאשר בגלקסיות אליפטיות אחרות. זהו רמז לכך שכוכבים רבים גורשו מהמרכז במהלך המיזוגים שיצרו הרקמה הזו. דוקטורנט LMU, Kianusch Mehrgan, עזר בניתוח חלק מהנתונים במחקר זה. באותה צורה עיתונאית אמר מהרגן "גם פרופיל האור בגרעין הפנימי שטוח מאוד. המשמעות היא שרוב הכוכבים במרכז כנראה גורשו בגלל אינטראקציות במיזוגים קודמים. "
Holm 15A הוא גלקסי מסוג מוקדם, או ETG. בתפיסה המקובלת, הליבות של גלקסיות מסיביות מסוג זה נוצרות כתוצאה מתהליך המכונה "גלידת ליבה". כאשר שתי גלקסיות מתמזגות, גם החורים השחורים שלהן מתמזגים. לכל אותן אינטראקציות כבידה יש השפעה על קלעים על הכוכבים, והוצאת אותם מהליבות. ללא דלק שנותר בליבה, לא יכולים להיווצר כוכבים חדשים, מה שמוביל לסוג הליבה המדולדל הזה.
למעשה, פרופיל האור של הולם 15A מרמז על כך ששתי הגלקסיות הסגלגלות שהתמזגו כבר התדלדו ליבות ממיזוגים קודמים. אז הליבה המרוקנת, המפוזרת והענקית הייתה רמז לכך שחור שחור עצום נמצא במרכזו.
"הדור החדש ביותר של הדמיות מחשב של מיזוגים גלקסיים נתן לנו תחזיות שאכן תואמות את המאפיינים הנצפים למדי," אמר ג'נס תומאס, שסיפק גם את הדגמים הדינמיים. "סימולציות אלה כוללות אינטראקציות בין כוכבים לחור שחור בינארי, אך המרכיב המכריע הוא שתי גלקסיות אליפטיות שכבר גרמו ליבה. המשמעות היא שצורת פרופיל האור ומסלולי הכוכבים מכילים מידע ארכיאולוגי חשוב על הנסיבות הספציפיות להיווצרות הליבה בגלקסיה זו - כמו גם גלקסיות אחרות מאסיביות מאוד. "
הקשר בין פרופיל האור למסת החור השחור עשוי להביא להבנה טובה יותר של חורים שחורים, ודרך חדשה למדידת המסה שלהם.
מרבית החורים השחורים העל-מאסיביים רחוקים מכדי למדוד ישירות. אולם מחקר זה מצביע על קשר חדש בין בהירות למסה. בכל פעם ששני חורים שחורים מתמזגים, המסה גדלה, אך כוכבים נפלטים והליבה הגלקטית מתעמעמת, בהנחה שיש חוסר גז ליצירת כוכבים חדשים.
הצוות מתכוון להמשיך ולפתח את המודל שלהם, והוא עשוי להתרחב רחוק יותר מאשר רק למדוד את מסת החורים השחורים. במאמרם נאמר כי "התוצאות שלנו מראות כי הצורה המדויקת של פרופיל האור המרכזי כמו גם פרטי התפלגות מסלולי הכוכבים במרכז מכילים מידע חשוב על ההיסטוריה המתמזגת של גלקסיות מסיביות מאוד."
מסת רוב החורים השחורים נקבעת על ידי מדידת תנועת הכוכבים הקרובה למרכז הגלקטי. בגלקסיות רחוקות מאוד לא ניתן לקבוע את תנועותיהם של הכוכבים הללו. אולם הקשר החדש הזה בין אור למסה עשוי להוות את הבסיס למדידת מסת החורים השחורים הרחוקים יותר. כפי שאומרים המחברים במאמרם, "בגלקסיות ליבה, המוני חור שחור מתפשטים באופן הפוך עם בהירות פני השטח הכוכבת המרכזית וצפיפות המסה המרכזית של הכוכבים - כולל בהולם 15A. אנו מראים כאן מתאם זה לראשונה. "
אם מתאם זה יכול להתקיים, זה יכול להיות רק עניין של זמן עד לניתוק החור השחור המסה השמשית במסה השמשית, וחור שחור גדול ומסיבי עוד יותר תופס את מקומו.
יותר:
- הודעה לעיתונות: משקל כבד בלב הגלקסיה המרכזית של אייבל 85
- נייר מחקר: מסה שחורה בעיסוי 40 מיליארדים שחורים במערך הקללה של הול 15A, הגלקסיה המרכזית של ABELL 85
- וידאו של מגזין החלל: חורים שחורים סופר-מסיביים או הגלקסיות שלהם? איזה הגיע קודם?
