Astronomowie odkryli monstrualną czarną dziurę

Astronomowie z Durham University odkryli jedną z najmasywniejszych czarnych dziur w historii. Monstrualnych rozmiarów kolos ma masę około 32,7 miliarda mas Słońca. Tę ultramaswyną czarną dziurę naukowcy znaleźli dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu.

Wyniki obserwacji ukazały się na łamach pisma "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" (DOI: 10.1093/mnras/stad587).

Nowo odkryta ultramasywna czarna dziura znajduje się około 2,7 miliarda lat świetlnych od Ziemi, w gromadzie Abell 1201. Ma masę 32,7 miliarda raz tyle, co masa naszego Słońca. Naukowcy wskazują, że znajduje się w górnym zakresie tego, co uważają, że jest jeszcze możliwe w kontekście mas czarnych dziur.

W jaki jednak sposób astronomom udało się odnaleźć czarną dziurę? Z pomocą przychodzi tutaj słynna ogólna teoria względności Alberta Einsteina. Wyjaśnia ona bowiem, w jaki sposób tak masywne obiekty zakrzywiają materię czasoprzestrzeni i jak w takich warunkach poruszają się tak materia, jak i energia. W tym także światło. Astronomowie w praktyce mają możliwość zaobserwowania tzw. pierścieni Einsteina, powstających w wyniku tzw. soczewkowania grawitacyjnego.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W kontekście tej konkretnej czarnej dziury należy zaznaczyć, że zdecydowana większość takich obiektów, o których wiemy, że istnieją, są aktywne, a przyciągana przez nie materia rozgrzewa się i emituje energii w postaci bądź to światła, bądź też np. promieniowania rentgenowskiego. Natomiast w kontekście odnajdowania tych, które nie są aktywne, przydaje się właśnie wspomniane soczewkowanie grawitacyjne. Są one bowiem znacznie trudniejsze do namierzenia.

Grawitacja wypacza czasoprzestrzeń. Im gęstszy obiekt, tym silniejsza jest jego siła grawitacyjna, a gdy obiekt jest tak gęsty jak czarna dziura, to wypaczenie jest tak niewiarygodne, że działa jak soczewka, powiększając i zniekształcając znajdujące się za nim źródło światła. Zjawisko soczewkowania zachodzi, gdy światło od odległego źródła uginane jest przez bliższy obiekt zwany soczewką. Masa soczewki zakrzywia przestrzeń wokół niej, co powoduje ugięcie promieni świetlnych, w efekcie czego można zaobserwować pojaśnienie źródła.

Innymi słowy, do soczewkowania grawitacyjnego dochodzi wtedy, gdy grawitacja obiektów zagina i wzmacnia światło z odleglejszych gwiazd w chwili, gdy na jednej linii znajdzie się źródło promieniowania, obiekt soczewkujący oraz obserwator na Ziemi. Jeśli soczewką jest gwiazda, to pojaśnienie trwa od kilku do nawet około stu dni, jeśli zaś soczewką jest planeta – od kilku godzin do paru dni.

Brytyjscy naukowcy na podstawie zdjęć gromady Abell 1201 wykonanych przez Teleskop Hubble’a, na których utrwalone zostało zjawisko soczewkowania, znaleźli czarną dziurę. Korzystając z symulacji superkomputera DiRAC COSMA8 oszacowali masę odkrytej czarnej dziury. Udało się stwierdzić, że to monstrum waży tyle, co 30 miliardów Słońc. Oznacza to jednocześnie, że ta czarna dziura jest jednocześnie około 8000 razy większa, niż jej potężna odpowiedniczka znajdująca się w centrum Drogi Mlecznej.

Jednakże i tak nie można powiedzieć, by ta nowo odkryta była absolutną rekordzistką. Masa największej znanej jak do tej pory czarnej dziury, nazwanej TON 618, to aż około 40 miliardów razy tyle, co waży nasze Słońce. Być może ostatnie odkrycia przybliżą naukowców do lepszego zrozumienia, jak takie giganty w ogóle powstają i osiągają takie rozmiary oraz w jaki sposób mogą one wpływać na to, jak ewoluuje sam Wszechświat?

Źródło: Live Science, fot. ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann