Astronomer opdager supermassive sorte hul i en ultrakompakt dværggalakse

Et team af forskere fra Det Fysiske Fakultet og Sternberg State Astronomical Institute, MSU, lede et internationalt samarbejde med medlemmer fra Europa, Chile, USA og Australien opdagede et supermassivt sort hul i midten af ​​Fornax-galaksen. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society tidsskrift.

Fornax UCD3 er en del af en Fornax-galaksehob og tilhører en meget sjælden og usædvanlig klasse af galakser, ultrakompakte dværge. Massen af ​​sådanne dværggalakser når flere dusin millioner af solmasser, og radius overstiger typisk ikke 300 lysår. Dette forhold mellem masse og størrelse gør UCD'er til de tætteste stjernesystemer i universet.

"Vi har opdaget et supermassivt sort hul i centrum af Fornax UCD3. Det sorte huls masse er 3,5 millioner af solens, ligner det centrale sorte hul i vores egen Mælkevej, " forklarede Anton Afanasiev, artiklens første forfatter, en studerende fra Institut for Fysisk Fakultet, MSU.

I løbet af studiet, forskerne brugte data indsamlet med SINFONI, en infrarød integreret feltspektrograf installeret ved et af de 8,2 meter store VLT-teleskoper i Chile, som drives af European Southern Observatory. Efter at have analyseret de observerede spektre, forfatterne udledte afhængigheden mellem stjernehastighedsspredning og radius i Fornax UCD3. Hastighedsspredning kvantificerer den gennemsnitlige variation mellem den enkelte stjernes sigtelinjehastighed og middelhastigheden af ​​hele stjernepopulationen. I nærværelse af en massiv krop, såsom et sort hul, stjernerne påvirkes af dens tyngdekraft og accelererer i forskellige retninger. På grund af det, deres gennemsnitshastighed vokser ikke, men spredningen stiger betydeligt. Dette er selve effekten, der blev observeret i denne galakse - hastighedsspredningen i dens centrum er så høj, at den kun kan forklares ved tilstedeværelsen af ​​et massivt centralt sort hul.

Efter det, forskerne sammenlignede afhængigheden af ​​hastighed og spredning med dynamiske modeller baseret på forskellige antagelser om sort huls masse. De fandt ud af, at modellen, der antydede, at massen af ​​det sorte hul var lig med 3,5 millioner solmasser, stemte bedst overens med observationerne. De overvejede også muligheden for, at der overhovedet ikke var noget sort hul der, men den hypotese blev udelukket med den statistiske signifikans på (99,7 procent).

Det sorte hul, som forfatterne opdagede, er det fjerde, der nogensinde er fundet i UCD'er og svarer til 4 procent af den samlede galaksemasse. I gennemsnitlige galakser, dette forhold er betydeligt lavere (ca. 0,3 procent). Selvom der er få kendte eksempler, eksistensen af ​​massive sorte huller i UCD'er er et stærkt argument for tidevandsoprindelsen af ​​sådanne galakser. Ifølge denne hypotese, en galakse af gennemsnitlig størrelse passerede en større og mere massiv galakse på et bestemt trin af sin udvikling, og som et resultat af påvirkningen af ​​tidevandskræfter, mistede størstedelen af ​​sine stjerner. Den resterende kompakte kerne er blevet, hvad vi kender som en ultrakompakt dværg.

"For at kunne sige med fuld sikkerhed, at denne hypotese er korrekt, vi er nødt til at opdage flere supermassive sorte huller i UCD'er. Dette er en af ​​mulighederne for dette arbejde.

I øvrigt, en lignende metode kan anvendes på mere massive og mindre tætte kompakte elliptiske galakser. I et af vores næste værker, vi vil studere populationen af ​​centrale sorte huller i genstande af denne art, " konkluderede videnskabsmanden.