Astronomowie wykryli ultramasywną czarną dziurę

Do odkrycia przyczyniło się zjawisko, które jak żadne inne umożliwia spojrzenie w głąb wszechświata. Gdyby nie ono, nie bylibyśmy w stanie dokonać obserwacji obiektu oddalonego od Ziemi o dwa miliardy lat świetlnych.

Co to jest soczewkowanie grawitacyjne?

Zjawisko to zachodzi w sąsiedztwie obiektów jak galaktyki lub czarne dziury. Jeśli ciało niebieskie ma odpowiednią masę, to czasoprzestrzeń wokół niego się zakrzywia. W efekcie fotony przemieszczające się obok zmieniają swój tor. Daje to możliwość spojrzenia na to, co znajduje się poza ciałem niebieskim. Co ciekawe, opisał je Albert Einstein w ogólnej teorii względności. Jego przewidywania okazały się słuszne, ponieważ w 1979 roku po raz pierwszy dokonano obserwacji Kwazara Q0957+56, wykorzystując zakrzywienie czasoprzestrzeni.

Czarna dziura jest ciałem niebieskim, które powstało w wyniku śmierci gwiazdy. Zapada się wtedy pod własnym ciężarem i tworzy bardzo mały obiekt o ogromnej gęstości, a grawitacja wokół jest tak duża, że nic  – nawet światło – nie jest w stanie się z niej wyrwać. Obiekty tego typu mogą łączyć się ze sobą, tworząc supermasywne czarne dziury i brytyjski zespół odkrył właśnie jedną z nich.

Hubble pozwala spojrzeć na wszechświat

Odkrycia dokonano z pomocą zasłużonego dla nauki kosmicznego teleskopu Hubble’a. To jeden z największych projektów naukowych ludzkości, który pozwala obserwować obiekty oddalone o miliardy lat świetlnych. Dokładnie dwa miliardy od Ziemi znajduje się niedawno odkryta czarna dziura o masie 30 miliardów Słońc. Znajduje się ona w centrum galaktyki Abell 1201.

Odkrycie to pozwoliło na zbadanie nieaktywnych czarnych dziur. Większość tych tajemniczych obiektów, które znamy, przyciąga materię, która nagrzewa się, uwalniając energię w postaci światła czy innego rodzaju fal. Dzięki soczewkowaniu możemy spojrzeć na obiekty znajdujące się w odległych miejscach kosmosu.

Soczewkowanie grawitacyjne umożliwia badanie nieaktywnych czarnych dziur, co obecnie nie jest możliwe w odległych galaktykach. To podejście może pozwolić na wykrycie o wiele więcej czarnych dziur poza naszym lokalnym wszechświatem. Będziemy mogli dowiedzieć  się, jak wyglądała ewolucja tych obiektów

powiedział dr James Nightingale, kosmolog z Uniwersytetu w Durham.

Zespół przeanalizował zdjęcia wykonane przez Hubble’a i znalazł galaktykę, która wytworzyła efekt soczewkowania. Badacze chcieli dowiedzieć się jaki obiekt odpowiada za zakrzywienie czasoprzestrzeni. Do określenia tego użyto superkomputera, który oszacował jego masę. Astronomowie doszli do wniosku, że w centrum obserwowanej galaktyki musi być czarna dziura. Więcej na ten temat znajduje się w poniższym filmie:

Co wiemy o czarnych dziurach?

Choć odkryta ostatnio czarna dziura ma imponującą masę, to największy tego typu odkryty obiekt waży tyle, co 66 miliardów Słońc. Znajduje się on w konstelacji Psów Gończych i zasila kwazar TON 618. Dla porównania czarna dziura, która położona jest w centrum Drogi Mlecznej — Sagittarius A ma masę około 4 miliardów Słońc. I tyle wystarczy, żeby jej grawitacja utrzymywała całą naszą galaktykę. W 2022 roku naukowcom z programu Teleskop Horyzontu Zdarzeń (ang. Event Horizon Telescope, EHT) udało się zrobić jej zdjęcie – a tak naprawdę, to jej cieniowi.

Czarne dziury wciąż budzą wśród naukowców więcej pytań niż odpowiedzi, ponieważ nadal nie wiemy, co dzieje się po przekroczeniu jej granicy zwanej horyzontem zdarzeń ani w jaki sposób powstają obiekty o ogromnej masie. Obecnie zakłada się, że mają one początek w ekstremalnych zjawiskach, do których dochodziło na początku istnienia kosmosu, np. poprzez zderzenie trzech galaktyk. Jednak wciąż są to hipotezy, które wymagają potwierdzenia.

Źródła:

1. J. W. Nightingale, Russell J. Smith, Qiuhan He, Conor M O’Riordan, Jacob A. Kegerreis, Aristeidis Amvrosiadis, Alastair C. Edge, Amy Etherington, Richard G. Hayes, Ash Kelly, John R. Lucey, Richard J. Massey, Abell, „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, „1201: detection of an ultramassive black hole in a strong gravitational lens”, 2023
2. Natalii Anderson, „Sci news”, „Astronomers Discover Ultramassive Black Hole in Abell 1201”, 2023

Przeczytaj też: