Gli astronomi hanno individuato un buco nero di massa solare di 40 miliardi nel gruppo di galassie Abell 85. Hanno trovato il colosso usando osservazioni spettrali con il Very Large Telescope (VLT.) Esistono solo poche misurazioni di massa dirette per i buchi neri e, a circa 700 milioni di anni luce dalla Terra, questa è la più distante.
All'interno del cluster Abell 85 si trova Holm 15A, una galassia a grappolo più luminosa (BCG.) Ciò significa che è la galassia più luminosa nel cluster Abell 85. Il centro di Holm 15A è diffuso e molto debole, anche se la galassia stessa è molto luminosa e ha una massa visibile di stelle per un totale di due trilioni di masse solari. Questa apparente discrepanza ha attirato l'attenzione dei ricercatori del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) e dell'Osservatorio dell'Università di Monaco (USM.)
Il nuovo studio è stato condotto dallo scienziato MPE Jens Thomas. La diffusa regione centrale di Holm 15A è grande quasi quanto la Grande Nuvola Magellanica, e Thomas e gli altri astronomi pensarono che questo fosse un indizio della presenza di un enorme buco nero enorme. Il team ha utilizzato i dati dello spettrometro MUSE sul VLT e l'Osservatorio USM Wendelstein per studiare questa vasta regione diffusa.
In un comunicato stampa, Thomas ha dichiarato: "Esistono solo poche decine di misurazioni di massa dirette di buchi neri supermassicci, e mai prima d'ora è stato tentato a tale distanza. Ma avevamo già un'idea delle dimensioni del buco nero in questa galassia particolare, quindi l'abbiamo provato. "
I dati di entrambi i telescopi hanno permesso al team di eseguire una stima di massa basata direttamente sui movimenti stellari attorno al nucleo della galassia. Quando i dati sono stati inseriti, è stato rivelato il buco nero supermassiccio di 40 miliardi di massa solare, rendendolo il buco nero più massiccio dell'universo conosciuto.
"Questo è molte volte più grande del previsto dalle misurazioni indirette, come la massa stellare o la dispersione di velocità delle stelle", ha affermato Roberto Saglia, scienziato senior presso MPE e docente presso la LMU.
Il centro di Holm 15A ha una luminosità superficiale molto bassa e diffusa. È molto più debole che in altre galassie ellittiche. Questo è un indizio del fatto che molte stelle sono state espulse dal centro durante le fusioni che hanno creato questo colosso. Kianusch Mehrgan, studente di dottorato della LMU, ha aiutato ad analizzare alcuni dei dati di questo studio. Nella stessa rassegna stampa, Mehrgan ha dichiarato: “Anche il profilo della luce nel nucleo interno è molto piatto. Ciò significa che la maggior parte delle stelle al centro deve essere stata espulsa a causa delle interazioni nelle precedenti fusioni. "
Holm 15A è una galassia di tipo precoce, o ETG. Nella visione ampiamente accettata, i nuclei di questi tipi di galassie massicce si formano a causa di un processo chiamato "lavaggio del nucleo". Quando due galassie si fondono, anche i loro buchi neri si fondono. Tutte quelle interazioni gravitazionali hanno un effetto fionda sulle stelle, espellendole dai nuclei. Senza gas rimasto nel nucleo, non possono formarsi nuove stelle, il che porta a questo tipo di nucleo esaurito.
In effetti, il profilo leggero di Holm 15A suggerisce che le due galassie ellittiche che si sono fuse avevano già esaurito i nuclei delle precedenti fusioni. Quindi quel nucleo enorme impoverito, diffuso era un indizio del fatto che un enorme buco nero si trova al centro.
"La nuova generazione di simulazioni al computer delle fusioni di galassie ci ha fornito previsioni che in effetti corrispondono alle proprietà osservate piuttosto bene", ha affermato Jens Thomas, che ha anche fornito i modelli dinamici. “Queste simulazioni includono interazioni tra stelle e un binario del buco nero, ma l'ingrediente cruciale sono due galassie ellittiche che hanno già esaurito i nuclei. Ciò significa che la forma del profilo di luce e le traiettorie delle stelle contengono preziose informazioni archeologiche sulle circostanze specifiche della formazione del nucleo in questa galassia, così come su altre galassie molto grandi. "
La relazione tra il profilo di luce e la massa del buco nero potrebbe portare a una migliore comprensione dei buchi neri e un nuovo modo di misurare la loro massa.
La maggior parte dei buchi neri supermassicci sono troppo distanti per misurare direttamente. Ma questa ricerca indica una nuova relazione tra luminosità e massa. Ogni volta che due buchi neri si uniscono, la massa aumenta, ma le stelle vengono espulse e il nucleo galattico si attenua, supponendo che manchi gas per la formazione di nuove stelle.
Il team intende continuare a sviluppare il proprio modello e potrebbe estendersi oltre la semplice misurazione della massa dei buchi neri. Nel loro articolo dicono "I nostri risultati suggeriscono che la forma esatta del profilo di luce centrale e i dettagli della distribuzione delle orbite stellari nel centro contengono informazioni preziose sulla storia di fusione di galassie molto massicce".
La massa della maggior parte dei buchi neri viene determinata misurando il movimento delle stelle vicino al centro galattico. In galassie molto distanti, i movimenti di quelle stelle non possono essere determinati. Ma questa nuova relazione tra luce e massa potrebbe costituire la base per misurare la massa di buchi neri più distanti. Come affermano gli autori nel loro articolo, “Nelle galassie centrali, le masse di buco nero si scalano inversamente con la luminosità della superficie stellare centrale e la densità di massa stellare centrale - incluso in Holm 15A. Mostriamo questa correlazione qui per la prima volta. "
Se questa correlazione è valida, potrebbe essere solo una questione di tempo prima che questo 40 miliardi di buco nero di massa solare venga detronizzato e un nuovo buco nero ancora più massiccio prenderà il suo posto.
Di Più:
- Comunicato stampa: pesi massimi nel cuore della galassia centrale Abell 85
- Documento di ricerca: UN FORO NERO DI MASSA SOLARE DA 40 MILIARDI NELLA CORE ESTREMA DI HOLM 15A, LA GALASSIA CENTRALE DI ABELL 85
- Space Magazine Video: buchi neri supermassicci o loro galassie? Quale è venuto per primo?
