Szupernehéz fekete lyukat találtak egy törpegalaxisban

Csillagászok felfedezték az eddigi legkisebb olyan galaxist, mely óriási, szupernehéz fekete lyukat rejteget szívében.

A relatíve közeli törpegalaxis gravitációs kútja 21 millió Napnak megfelelő tömegű is lehet. A felfedezés azt sugallja, hogy az ilyen fekete lyukak elterjedtebbek lehetnek, mint eddig hitték.

A Nap tömegének akár több milliárdszorosával rendelkező szupernehéz fekete lyukak szinte minden nagyobb galaxisban - beleértve a Tejúton is - megtalálhatóak. Ezek a gigantikus objektumok az univerzum korai szakasza - a Nagy Bumm után mintegy 800 millió évvel – óta jelen vannak. A kutatók abban viszont nem biztosak, hogy a törpegalaxisok is rejtegethetnek-e ilyen óriásokat.

Anil Seth, a vizsgálat vezetője szerint a törpegalaxisok csak néhány száz-ezer fényév átmérőjűek, jóval kisebbek, mint a 100 ezer fényév átmérőjű Tejút, ezenkívül sokkal nagyobb számban képviseltetik magukat, mint a galaxisunkhoz hasonló nagyobb képződmények.

Illusztráció az M60-UCD1-ben rejtőző fekete lyukról (Fotó: NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI))

Illusztráció az M60-UCD1-ben rejtőző fekete lyukról (Fotó: NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI))



A kutatók egy ritkább törpegalaxis-típust, az úgynevezett ultrakompakt törpegalaxist vizsgálták. Ezek az objektumok a csillagok legsűrűbb kollekciói közé tartoznak, elsősorban galaxishalmazokban találhatóak meg – mondja a kutató. Felfedezték, hogy egy ultrakompakt törpegalaxis szupernehéz fekete lyuknak adhat otthont, így a legkisebb olyan galaxis lehet, amely ilyen óriást foglal magában.

Az M60-UCD1-et vették szemügyre, ez a legfényesebb, ultrakompakt törpegalaxis, amit eddig felfedeztek. A vizsgálathoz a hawaii Mauna Keán lévő Gemini North 8 méteres optikai és infravörös teleszkópot, valamint a Hubble-t alkalmazták. Az M60-UCD1 átmérője 300 fényév, mintegy 54 millió fényévre található a Földtől és az M60 – a Tejút közelében lévő egyik legnagyobb galaxis – körül kering, csupán 22 ezer fényévre annak szívétől. Mérete ellenére nagyon zsúfolt, mintegy 140 millió csillagnak ad otthont.

Az M60-UCD1-ben rejtőző fekete lyuk méretét a galaxis csillagai mozgásának elemzésével számolták ki. Kiderítették, hogy a középpontjánál lévő csillagok óránkénti 370 ezer kilométeres sebességgel suhannak, azaz jóval gyorsabban, mint ahogy a fekete lyuk hiányában elvárható lenne.

A Hubble fotója az elliptikus M60-ról. A kinagyított részen az M60-UDC1 törpegalaxis látszik.  (Fotó: NASA, ESA and A. Seth (Utahi Egyetem)

A Hubble fotója az elliptikus M60-ról. A kinagyított részen az M60-UDC1 törpegalaxis látszik. (Fotó: NASA, ESA and A. Seth (Utahi Egyetem)



A Tejút szívében rejtőző szupernehéz fekete lyuk tömege megközelítőleg négymillió Napéval egyezik meg, a galaxis teljes becsült tömegének (mintegy 50 milliárd Nap) kevesebb, mint 0,01 százalékát teszi ki. Összehasonlításképpen, az M60-UCD1 szívében lévő szupernehéz fekete lyuk a jelek szerint ötször nagyobb a Tejúténál, és olybá tűnik, a törpegalaxis tömegének (140 millió Nap) körülbelül 15 százalékát teszi ki. Seth szerint ez már magában lenyűgöző, főleg ha arra gondolunk, hogy a Tejút ötszázszor nagyobb és több mint ezerszer nehezebb a törpegalaxisnál.

A csillagászok évek óta vitáznak az ultrakompakt törpegalaxisok természetén: egyidejűleg keletkezett csillagok rendkívül sűrű halmazai-e, vagy pedig nagyobb galaxisok magját képezték, amelyek más galaxisokkal való ütközések folyamán elveszítették külső rétegeiket. Az új eredmények arra engednek következtetni, hogy eme képződmények nagyobb galaxisok lecsupaszított magjai lehetnek, mivel csillaghalmazok általában nem ölelnek fel szupernehéz fekete lyukakat. 

A kutatók szerint az M60-UCD1 valamikor óriási galaxis lehetett, talán 10 milliárd Naptömegű, ám aztán nagyon közel került a még nagyobb M60 szívéhez, és a folyamat során a külső részén lévő összes csillagot és sötét anyagot elszipkázta a nagyobb szomszéd. Seth szerint minderre talán 10 milliárd éve került sor, de ebben sem biztosak. Végezetül az M60-UCD1 összeolvadhat az M60 szívével, ami gigantikus, mintegy 4,5 milliárd Naptömegű fekete lyukat hordoz. „A folyamat során a törpegalaxis gravitációs kútja is összeolvad a szomszédéval” - magyarázza.

A csillagászok azt sugallják, számos ultrakompakt törpegalaxisban a csillagok mozgása arra utal, hogy azok is hordozhatnak szupernehéz fekete lyukakat. Összességében úgy vélik, hogy eme törpegalaxisok megduplázhatják az univerzum közeli régióiban ismert szupernehéz fekete lyukak számát.

A vizsgálatot a Nature folyóirat közölte.