Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một lỗ đen khối lượng mặt trời 40 tỷ trong cụm thiên hà Abell 85. Họ đã tìm thấy các khổng lồ bằng cách quan sát quang phổ bằng Kính thiên văn rất lớn (VLT.) Chỉ có một vài phép đo khối lượng trực tiếp cho các lỗ đen và cách Trái đất khoảng 700 triệu năm ánh sáng, đây là lần quan sát xa nhất.
Bên trong cụm Abell 85 là Holm 15A, một thiên hà cụm sáng nhất (BCG.) Điều đó có nghĩa là nó có dải ngân hà sáng nhất trong cụm Abell 85. Trung tâm của Holm 15A rất khuếch tán và rất mờ nhạt, mặc dù bản thân thiên hà rất sáng và có một khối sao có thể nhìn thấy với tổng khối lượng hai nghìn tỷ mặt trời. Sự khác biệt rõ ràng này đã lọt vào mắt xanh của các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý ngoài Trái đất (MPE) và Đài quan sát Đại học Munich (USM.)
Nghiên cứu mới được dẫn dắt bởi nhà khoa học MPE Jens Thomas. Vùng trung tâm khuếch tán trong Holm 15A gần như lớn bằng Đám mây Magellan Lớn, và Thomas và các nhà thiên văn học khác nghĩ rằng đây là manh mối cho thấy có một lỗ đen cực lớn. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ máy quang phổ MUSE trên VLT và Đài thiên văn USM Wendelstein để nghiên cứu khu vực khuếch tán rộng lớn này.
Trong một thông cáo báo chí, Thomas cho biết, Chỉ có vài chục phép đo khối lượng trực tiếp của các lỗ đen siêu lớn, và chưa bao giờ nó được thử ở khoảng cách như vậy. Nhưng chúng tôi đã có một số ý tưởng về kích thước của Hố đen trong thiên hà đặc biệt này, vì vậy chúng tôi đã thử nó.
Dữ liệu từ cả hai kính thiên văn cho phép nhóm nghiên cứu thực hiện ước tính khối lượng trực tiếp dựa trên các chuyển động của sao xung quanh lõi của thiên hà. Khi dữ liệu được đưa vào, lỗ đen khổng lồ khổng lồ 40 tỷ mặt trời đã được tiết lộ, khiến nó trở thành lỗ đen khổng lồ nhất trong vũ trụ được biết đến.
Điều này lớn hơn nhiều lần so với dự kiến từ các phép đo gián tiếp, chẳng hạn như khối sao hoặc sự phân tán vận tốc của các ngôi sao, theo ông Keith Saglia, nhà khoa học cao cấp tại MPE và giảng viên tại LMU.
Trung tâm Holm 15A có độ sáng bề mặt khuếch tán rất thấp. Nó khác nhiều hơn so với các thiên hà hình elip khác. Đó là một manh mối mà nhiều ngôi sao đã bị trục xuất khỏi trung tâm trong quá trình sáp nhập đã tạo ra thứ khổng lồ này. Sinh viên tiến sĩ LMU Kianusch Mehrgan đã giúp phân tích một số dữ liệu trong nghiên cứu này. Trong cùng một lần truy cập báo chí, Mehrgan cho biết, Cấu hình ánh sáng trong lõi bên trong cũng rất phẳng. Điều này có nghĩa là hầu hết các ngôi sao ở trung tâm phải bị trục xuất do tương tác trong các vụ sáp nhập trước đó.
Holm 15A là một loại Galaxy sớm, hoặc ETG. Theo quan điểm được chấp nhận rộng rãi, lõi của các loại thiên hà khổng lồ này hình thành do một quá trình gọi là cọ rửa lõi lõi. Khi hai thiên hà hợp nhất, các lỗ đen của chúng cũng hợp nhất. Tất cả những tương tác hấp dẫn đó đều có hiệu ứng súng cao su trên các ngôi sao, đẩy chúng ra khỏi lõi. Không còn khí trong lõi, không có ngôi sao mới nào có thể hình thành, dẫn đến loại lõi bị cạn kiệt này.
Trên thực tế, cấu hình ánh sáng cho Holm 15A cho thấy rằng hai thiên hà hình elip đã hợp nhất đã bị cạn kiệt các lõi từ các vụ sáp nhập trước đó. Vì vậy, phần lõi khổng lồ đã cạn kiệt, lan tỏa, là manh mối cho thấy một lỗ đen khổng lồ nằm ở trung tâm.
Jens Thomas, người cũng cung cấp các mô hình động lực học, cho biết, thế hệ mô phỏng máy tính mới nhất về sáp nhập thiên hà đã cho chúng ta dự đoán thực sự phù hợp với các đặc tính quan sát được. Các mô phỏng này bao gồm các tương tác giữa các ngôi sao và nhị phân lỗ đen, nhưng thành phần quan trọng là hai thiên hà hình elip đã bị cạn kiệt. Điều này có nghĩa là hình dạng của cấu hình ánh sáng và quỹ đạo của các ngôi sao chứa thông tin khảo cổ có giá trị về hoàn cảnh cụ thể của sự hình thành lõi trong thiên hà này - cũng như các thiên hà rất lớn khác.
Mối quan hệ giữa cấu hình ánh sáng và khối lượng của lỗ đen có thể dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về các lỗ đen và một cách mới để đo khối lượng của chúng.
Hầu hết các lỗ đen siêu lớn là quá xa để đo trực tiếp. Nhưng nghiên cứu này chỉ ra một mối quan hệ mới giữa độ sáng và khối lượng. Mỗi khi hai lỗ đen hợp nhất, khối lượng tăng lên, nhưng các ngôi sao bị đẩy ra và lõi thiên hà bị mờ đi, giả sử thiếu khí để hình thành sao mới.
Nhóm dự định tiếp tục phát triển mô hình của họ và nó có thể mở rộng hơn nữa chỉ là đo khối lượng của các lỗ đen. Trong bài báo của họ, họ nói rằng kết quả của chúng tôi cho thấy hình dạng chính xác của cấu hình ánh sáng trung tâm cũng như các chi tiết về sự phân bố các quỹ đạo sao ở trung tâm chứa thông tin có giá trị về lịch sử hợp nhất của các thiên hà rất lớn.
Khối lượng của hầu hết các lỗ đen được xác định bằng cách đo chuyển động của các ngôi sao gần trung tâm thiên hà. Ở những thiên hà rất xa, chuyển động của những ngôi sao đó có thể được xác định. Nhưng mối quan hệ mới này giữa ánh sáng và khối lượng có thể tạo thành cơ sở để đo khối lượng của các lỗ đen xa hơn. Như các tác giả đã nói trong bài báo của họ, trong các thiên hà lõi, khối lượng lỗ đen có tỷ lệ nghịch với độ sáng bề mặt sao và mật độ khối sao trung tâm - bao gồm cả Holm 15A. Chúng tôi cho thấy mối tương quan này ở đây lần đầu tiên.
Nếu mối tương quan đó được giữ vững, có lẽ chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi lỗ đen khối lượng mặt trời 40 tỷ này bị truất ngôi, và một lỗ đen mới, thậm chí còn lớn hơn nữa diễn ra.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Nặng trong lòng thiên hà trung tâm Abell 85
- Tài liệu nghiên cứu: MỘT HOLE MASS BLACK MASS BLACK 40 BILLION TRONG L CORNH VỰC TUYỆT VỜI CỦA HOLM 15A, GALAXY TRUNG TÂM CỦA ABELL 85
- Video Tạp chí Vũ trụ: Lỗ đen siêu lớn hay Thiên hà của chúng? Mà đến đầu tiên?
