Om att betrakta den enorma storleken på astronomiska föremål får dig att känna dig ganska ynklig och obetydlig, kommer denna nya upptäckt att få dig att känna dig positivt oändligt liten.
Det är nästan omöjligt att föreställa sig ett så stort objekt: ett supermassivt svart hål som är 40 miljarder gånger mer massivt än vår sol. Men där är den, i mitten av en superjätte elliptisk galax som heter Holmberg 15A . Holmberg 15A ligger cirka 700 miljoner ljusår bort, i centrum av Abell 85 galaxhop.
Den här giganten har varit i astronomernas hårkors förut. Tidigare uppskattades dess massa till 310 miljarder gånger solens massa, en nästan ofattbar storlek. Men den uppskattningen baserades på indirekta mätningar. I den här nya studien spårade astronomer stjärnornas rörelse runt det svarta hålet och kom fram till 40 miljarder gånger solens massa.
Eftersom denna nya mätning är baserad på direkt observation är den mer exakt.
Studien som beskriver denna nya mätning har skickats till The Astrophysical Journal, men har inte granskats av experter än. Den heter ' Ett svart hål på 40 miljarder solmassa i den yttersta kärnan av Holm 15A, den centrala galaxen i Abell 85. '
Tidningen är baserad på endast två nätters observationer med instrumentet Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) på ESO:s Mycket stort teleskop (VLT) vid Paranal-observatoriet i norra Chile. Med hjälp av modeller och observationer observerade teamet av astronomer bakom detta arbete stjärnkinematiken hos stjärnorna som kretsar runt hålet. De säger att detta svarta hål är en rekordbrytare. '... SMBH i centrum av Holm 15A är det mest massiva dynamiskt bestämda svarta hålet hittills.'
Konstnärens intryck av två sammanslagna svarta hål, som har teoretiserats vara en källa till gravitationsvågor. SMBH i Holm 15A är med största sannolikhet resultatet av en sammanslagning av två svarta hål. Kredit: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
Bara för att vara tydlig, detta är inte den mest massiva SMBH som någonsin hittats. Den titeln tillhör åtminstone för närvarande Ultra Massive Black Hole (UMBH) i centrum av TON 618 , en extremt lysande kvasar över 10 miljarder ljusår bort. Den giganten är 66 miljarder gånger mer massiv än solen. Men att UMBH mättes indirekt, så dess massmätning kan revideras.
Det är utmanande att föreställa sig något som är 40 miljarder gånger mer massivt än solen. För att sätta det i perspektiv, föreställ dig denna SMBH som ligger i mitten av vårt solsystem, där solen är. Om den fanns där skulle den sträcka sig ut till Pluto och långt bortom.
Pluto är cirka 40 astronomiska enheter (AU) från solen. Och Kuiperbältet sträcker sig till cirka 50 AU. Heliopausen är cirka 123 AU från solen. Men denna SMBH skulle sträcka sig hela vägen ut till cirka 790 AU. Det närmar sig början av Oort-molnet, som börjar någonstans runt 1000 AU.
Den här bilden är inte skalenlig, av uppenbara skäl. Men den visar placeringen av avståndsmilstolpar i vårt solsystem i astronomiska enheter. Om denna nyligen uppmätta SMBH var i solens position, skulle den sträcka sig ut förbi heliopausen och närma sig Oortmolnet. Bildkredit: NASA / JPL-Caltech – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17046, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28366203.
Det är inte bara SMBH:s storlek som är anmärkningsvärt. Enligt andra metoder för att mäta det är det ännu större än förväntat. 'SMBH för Holm 15A är inte bara den mest massiva hittills, den är också fyra till nio gånger större än förväntat med tanke på galaxens utbuktande stjärnmassa och galaxens stjärnhastighetsspridning', sa författarna i sin tidning.
Men hur blev denna SMBH så stor?
Den bildades troligen när två tidiga galaxer (ETG) slogs samman. I det här fallet skulle båda ETG:erna ha haft utarmade kärnor, vilket betyder att det inte finns många stjärnor där. Denna typ av sammanslagning är troligen sällsynt, enligt författarna, och förklarar varför detta odjur är så anmärkningsvärt.
Det är också möjligt att Holm 15A:s SMBH är resultatet av en sammanslagning mellan fler än två ETG:er. '...om Holm 15A upplevde någon tidig accelererad evolution tidigare, så kan det mycket väl vara så att inte bara ett binärt svart hål var inblandat, utan möjligen ett mer komplicerat scenario med flera svarta hål.'
Teamet av astronomer har för avsikt att fortsätta sitt arbete. De tror att deras detaljerade analys kan avslöja mer information om sammanslagningshistorien för massiva galaxer och de svarta hålen i deras centra.
När det kommer till att svarta hål smälter samman är LIGO-observatoriet vårt bästa val för att upptäcka dem.
'För tillfället är Holm 15A bara den första massiva ETG med en nästan exponentiell kärna som har undersökts dynamiskt i detalj. Dynamiska modeller och fotometriska sönderdelningar av andra liknande galaxer skulle kunna bidra till att kasta mer ljus över frågorna relaterade till deras bildning och evolution.'
Det är möjligt att vi kommer att fortsätta hitta större och större svarta hål, och att vi måste fortsätta att uppfinna nya namn för storlekskategorierna. Vi har haft svarta hål, sedan supermassiva svarta hål och nu ultramassiva svarta hål.
Vissa astrofysiker säger att det förmodligen finns en gräns för hur stort ett svart hål kan bli innan dess gasskiva kollapsar och det slutar växa. Den gränsen ligger vid cirka 50 miljarder solmassor. Men om två svarta hål smälter samman som redan har nått den gränsen, kan en UMBH som är upp till 100 miljarder solmassor vara möjlig.
Det är nästan ofattbart. Och om tre svarta hål kunde smälta samman, vad betyder det för massagränserna för svarta hål?
Hur som helst, det finns mycket arbete att göra innan vi verkligen förstår var dessa giganter kommer ifrån och hur massiva de kan bli. De LIGO Observatoriet har upptäckt 10 sammanslagningar av svarta hålspar från och med 2018, och de säger att de så småningom kan upptäcka en per vecka. Så det finns ingen brist på möjligheter att studera dem.
Mer:
- Uppsats: ETT 40-MILJARDER SOLMASSA SVART HÅL I DEN EXTREMA KÄRNAN AV HOLM 15A, DEN CENTRALA GALAXEN ABELL 85
- Ny forskare: Svarta hål har en storleksgräns på 50 miljarder solar
- Universum idag: Som väntat hittar den nyligen uppgraderade LIGO en sammanslagning av svarta hål varje vecka
- Universum idag: Astronomer ser bevis på att supermassiva svarta hål bildas direkt i det tidiga universum
- Universe Today Video: Supermassiva svarta hål eller deras galaxer? Vilket kom först?