Folosind un nou model de computer, astronomii au stabilit că gaura neagră din centrul galaxiei M87 este de cel puțin două ori mai mare decât se credea anterior. Cu o greutate de 6,4 miliarde de ori mai mare decât cea a Soarelui, aceasta este cea mai masivă gaură neagră încă măsurată, iar acest nou model sugerează că masele de găuri negre acceptate din alte mari galaxii din apropiere pot fi decontate în cantități similare. Acest lucru are consecințe pentru teoriile modului în care galaxiile se formează și cresc, și poate rezolva chiar un paradox astronomic de lungă durată.
Astronomii Karl Gebhardt de la Universitatea Texas din Austin și Jens Thomas de la Institutul Max Planck pentru Fizică Extraterestră și-au detaliat concluziile luni la conferința American Astronomical Society din Pasadena, California.
Pentru a încerca să înțeleagă cum se formează și cresc galaxiile, astronomii încep cu informații de bază despre galaxii astăzi, cum ar fi din ce sunt făcute, cât de mari sunt și cât cântăresc. Astronomii măsoară această ultimă categorie, masa galaxiei, prin cronometrarea vitezei stelelor care orbitează în interiorul galaxiei.
Studiile asupra masei totale sunt importante, a spus Thomas, dar „punctul crucial este de a determina dacă masa se află în gaura neagră, stele sau halo întunecat. Trebuie să rulați un model sofisticat pentru a putea descoperi care este. Cu cât aveți mai multe componente, cu atât este mai complicat modelul. ”
Pentru modelarea M87, Gebhardt și Thomas au folosit unul dintre cei mai puternici supercomputere din lume, sistemul Lonestar de la Universitatea din Texas, la Texas Advanced Computing Center din Austin. Lonestar este un cluster Linux Dell cu 5.840 de nuclee de procesare și poate efectua 62 de trilioane de operații în virgulă flotantă pe secundă. (Cel mai înalt computer al laptopului de astăzi are două nuclee și poate efectua până la 10 miliarde de operații în virgulă flotantă pe secundă.)
Modelul lui M87 al lui Gebhardt și Jens a fost mai complicat decât modelele anterioare ale galaxiei, deoarece pe lângă modelarea stelelor și a găurii sale negre, are în vedere „halo-întuneric” al galaxiei, o regiune sferică din jurul unei galaxii care se extinde dincolo de principala sa structură vizibilă, care conține misterioasa „materie întunecată” a galaxiei.
"În trecut, am considerat întotdeauna că halo-ul întunecat este semnificativ, dar nu aveam resursele de calcul pentru a-l explora", a spus Gebhardt. „Înainte am putut folosi stele și găuri negre. Aruncați în haloul întunecat, devine prea scump din punct de vedere al calculului, trebuie să mergeți la supercomputere. "
Rezultatul Lonestar a fost o masă pentru gaura neagră a M87 de mai multe ori decât au descoperit modelele anterioare. "Nu ne asteptam deloc", a spus Gebhardt. El și Jens voiau pur și simplu să își testeze modelul pe „cea mai importantă galaxie de acolo”, a spus el.
Extrem de masiv și convenabil în apropiere (în termeni astronomici), M87 a fost una dintre primele galaxii sugerate să găzduiască o gaură neagră centrală cu aproape trei decenii în urmă. De asemenea, are o lumină activă de jet care scoate din centrul galaxiei, în timp ce materia se învârte mai aproape de gaura neagră, permițând astronomilor să studieze procesul prin care găurile negre atrag materia. Toți acești factori fac din M87 „ancorarea studiilor supermasive cu gaura neagră”, a spus Gebhardt.
Aceste rezultate noi pentru M87, împreună cu indicii din alte studii recente și observațiile sale recente ale telescopului (publicații în curs de pregătire), îl determină să suspecteze că toate masele cu găuri negre pentru cele mai masive galaxii sunt subestimate.
Această concluzie „este important pentru modul în care găurile negre se raportează la galaxii”, a spus Thomas. „Dacă schimbați masa găului negru, schimbați modul în care gaura neagră se raportează la galaxie.” Există o relație strânsă între galaxie și gaura sa neagră, care a permis cercetătorilor să analizeze fizica modului în care galaxiile cresc în timp cosmic. Creșterea masei găurilor negre din galaxiile cele mai masive va determina reevaluarea acestei relații.
Mase mai mari pentru găuri negre din galaxiile din apropiere ar putea, de asemenea, să rezolve un paradox referitor la mase de cvasari - găuri negre active în centrele galaxiilor extrem de îndepărtate, văzute într-o epocă cosmică mult mai timpurie. Quasarsul strălucește strălucitor pe măsură ce materialul se învârte, eliberând radiații copioase înainte de a traversa orizontul evenimentului (regiunea dincolo de care nimic - nici măcar lumină - nu poate scăpa).
„Există o problemă de lungă durată în care masele cu gaura neagră au fost foarte mari - 10 miliarde de mase solare”, a spus Gebhardt. „Dar în galaxiile locale, nu am văzut niciodată găuri negre atât de masive, nu aproape. Suspiciunea era înainte ca masele de cvasar să greșească ”, a spus el. Dar „dacă creștem masa de M87 de două sau trei ori, problema aproape dispare”.
Concluziile de astăzi sunt bazate pe model, dar Gebhardt a făcut, de asemenea, noi observații telescopice asupra M87 și a altor galaxii folosind noi instrumente puternice pe telescopul Gemeni de Nord și pe telescopul foarte mare al Observatorului European. El a spus că aceste date, care vor fi transmise în curând, vor fi susținute de concluziile modelului actual despre masa găurilor negre.
Pentru observațiile viitoare ale telescopului asupra halourilor întunecate galactice, Gebhardt observă că un instrument relativ nou la Universitatea Texas din Observatorul McDonald din Austin este perfect. „Dacă trebuie să studiezi halo-ul pentru a obține masa găurilor negre, nu există un instrument mai bun decât VIRUS-P”, a spus el. Instrumentul este un spectrograf. Acesta separă lumina de obiectele astronomice în lungimile de undă ale componentelor sale, creând o semnătură care poate fi citită pentru a afla distanța, viteza, mișcarea, temperatura și multe altele ale unui obiect.
VIRUS-P este bun pentru studiile halo, deoarece poate prelua spectre pe o suprafață foarte mare a cerului, permițând astronomilor să ajungă la niveluri de lumină foarte mici la distanțe mari de centrul galaxiei, unde domină haloul întunecat. Este un prototip, construit pentru a testa tehnologia care intră în spectrograful VIRUS mai mare pentru viitorul experiment Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX).
Surse: AAS, McDonald Observatory
