Откриха масивна черна дупка съвсем близо до Млечния път

От 70-те години на миналия век изследователите знаят, че в ядрата на най-масивните галактики във Вселената има свръхмасивна черна дупка (SMBH). Наличието на тези гигантски черни дупки прави галактиките особено енергични, дотам, че централните им региони са по-ярки от всички звезди в техните дискове, взети заедно. Тези обекти са известни още като активни галактически ядра (AGN). Галактиката Млечен път също има в сърцевината си свръхмасивна черна дупка, известна като Стрелец A (Sgr A). Нейната маса се равнява на над 4 милиона Слънца.

В продължение на десетилетия изследователите изучават тези обекти с надеждата да научат повече за тяхната роля във формирането и еволюцията на галактиките. Настоящите изследвания показват, че SMBH може да не са ограничени само до масивните галактики. Екип от астрономи от Тексаския университет в обсерваторията Макдоналд в Остин наскоро откри масивна черна дупка в сърцето на малка сателитна галактика на Млечния път, наречена Leo I. Това откритие може да промени изцяло нашето разбиране за това как черните дупки и галактиките еволюират.

Голямо количество тъмно вещество

Изследователският екип е ръководен от д-р Мария Хосе Бустаманте-Росел – физик от Тексаския университет. Заедно с нея работят астрономите Ева Нойола, Карл Гебхард и Грег Зейман, също от Тексаския университет, както и техни колеги от Института Макс Планк. Проучването, което описва техните открития, се появи в скорошен брой на The Astrophysical Journal.

За своето изследване Бустаманте-Росел и нейните колеги решават да наблюдават Leo I, защото изглежда, че тази галактика джудже не съдържа толкова тъмно вещество, колкото други галактики джуджета, които обикалят около Млечния път. Подобно на други галактики, Leo I показва добре как плътността на тъмното вещество се променя от външните краища на галактиката към нейния център. За да определят промените в плътността, астрономите измерват колко бързо се движат звездите на галактиката, като по-високите скорости сочат към по-голямо количество тъмно вещество.

Екипът опита да разбере дали плътността на тъмното вещество се увеличава към центъра на галактиката. Освен това, с помощта на сложни компютърни модели, изследователите искаха да узнаят дали измерените данни ще съвпаднат с предишни такива. За да направят това, те разчитаха на данни, получени от спектрографа VIRUS-W (Visible Integral-field Replicable Unit Spectrograph-W) в обсерваторията Макдоналд.

Единственото обяснение е черна дупка

След това екипът прехвърли своите резултати и модели в суперкомпютър в Тексаския усъвършенстван изчислителен център в Тексаския университет и получи някои безпрецедентни резултата. Те показват, че Leo I има значително по-голяма маса в центъра си, отколкото в диска, което може да се обясни само с наличието на черна дупка, почти толкова масивна, колкото Стрелец A. „Моделите показват, че в центъра трябва да има черна дупка. Имаме една много малка галактика, а черната ѝ дупка е толкова масивна, колкото тази на Млечния път“, сподели проф. Карл Гебхард в съобщение към пресата.

Тази разлика в резултатите спрямо предишни наблюдения на Leo I очевидно се дължи на комбинация от по-точни данни и компютърни симулации. Друга основна разлика е, че централната област на галактиката джудже не е анализирана в досегашни изследвания, които се занимават основно със скоростите на отделните звезди. Данните в настоящото изследване са съсредоточени върху централния регион, който не се влияе от това отклонение и следователно увеличава значително оценките за тъмното вещество. Откритието може драстично да разклати разбирането на астрономите за галактическата еволюция, както и за това как SMBH се образуват и растат с течение на времето.

Нова светлина върху „тъмната вселена“

Резултатът става още по-значим, тъй като астрономите са изучавали сфероидни галактики джуджета като Leo I в продължение на 20 години, за да разберат как тъмното вещество е разпределено в галактиките. Освен това е известно, че масивните черни дупки са резултат от сливания, така че съществуването на този нов тип черна дупка ще даде на обсерваториите за гравитационни вълни нова следа.

Изследването също така потвърждава ефективността на спектрографа VIRUS-W, който е единственият инструмент в света, способен да проведе този тип изследване на тъмно вещество. През следващите години Гигантският Магеланов телескоп (GMT), на който Тексаския университет е основател, и други телескопи от следващо поколение ще бъдат снабдени с подобни спектрографи. Заедно с други космически телескопи, като Джеймс Уеб* (JWST) и Нанси Грейс Роман (RST), тези обсерватории ще хвърлят нова светлина върху „тъмната вселена“.

*Космическият телескоп Джеймс Уеб ще бъде изстрелян на 22 декември 2021 г. в 14:20 българско време. Можете да гледате изстрелването наживо в сайта на NASA.