7 Minute
O galaxie situată la aproximativ 5 miliarde de ani-lumină de Pământ, cunoscută sub denumirea SDSS J1148+1930, găzduiește o gaură neagră centrală cu o masă estimată la circa 36,3 miliarde de mase solare. Această estimare poziționează obiectul printre cele mai masive găuri negre descoperite până acum și aproape de limita superioară prezisă de modelele astrofizice de creștere a găurilor negre. Prin comparație, gaura neagră din centrul Căii Lactee, Sagittarius A*, are aproximativ 4,3 milioane de mase solare – o fracțiune infimă față de acest colos recent descoperit.
Astronomii care au realizat studiul descriu acest obiect ca fiind „ultramasiv”, depășind categoria găurilor negre supermasive, tocmai datorită dimensiunilor sale impresionante. Conform lui Thomas Collett de la University of Portsmouth, „Aceasta se numără printre primele 10 cele mai masive găuri negre descoperite vreodată și, foarte probabil, este cea mai masivă.” Echipa de cercetare subliniază că această măsurătoare aduce o reducere semnificativă a incertitudinilor care au afectat estimările anterioare referitoare la cele mai mari găuri negre.
Metodologia de măsurare a masei: lentila gravitațională și dinamica stelară Gaura neagră din SDSS J1148+1930 a fost identificată și evaluată folosind o combinație de analize de lentilă gravitațională și studii de kinematică stelară. Sistemul este asociat cu un fenomen vizual remarcabil numit „Potcoava Cosmică” (Cosmic Horseshoe): un arc luminos în formă de potcoavă, generat atunci când o galaxie masivă din prim-plan deformează și mărește imaginea unei galaxii mai îndepărtate aflate în fundal. Într-o lentilă gravitațională, distorsiunea și geometria arcului conțin informații despre distribuția masei în primul plan, inclusiv contribuția găurii negre centrale.
Carlos Melo-Carneiro, autor principal de la Universitatea Federală din Rio Grande do Sul, subliniază că această gaură neagră a fost observată în stare „adormită”, fără să acumuleze activ gaz sau să emită lumină intensă. Ea a putut fi detectată doar prin influența gravitațională exercitată asupra stelelor din jur și a luminii lăsate de galaxiile de fundal. În astfel de sisteme, modelarea precisă a arcului și măsurarea mișcării stelelor din vecinătatea centrului galactic permit estimarea masei totale a galaxiei și a găurii negre centrale.
Kinematica stelară se referă la vitezele și orbitele stelelor din apropierea centrului unei galaxii. Monitorizarea pe termen lung a acestor orbite a permis estimări solide de masă la alte găuri negre inactive, inclusiv cea din centrul Căii Lactee. Combinarea acestor metode dinamice cu modele detaliate de lentilă gravitațională a oferit o estimare robustă pentru masa găurii negre din SDSS J1148+1930.
Context științific: limite fizice, galaxii fosilă și comparații Din perspectivă teoretică, o gaură neagră poate crește practic nelimitat, însă factori astrofizici – precum rata de acumulare a materiei și vârsta Universului (aproximativ 13,8 miliarde de ani) – impun restricții cât de mare poate deveni o gaură neagră. Evaluările actuale sugerează că masa maximă posibilă atinsă de o gaură neagră pe parcursul istoriei cosmice este de circa 50 miliarde mase solare, astfel că obiectul descoperit aici se află aproape de această limită empirică.
Nu toate găurile negre gigant raportate au aceeași certitudine privind masa estimată. De exemplu, candidatul TON 618 a fost inițial apreciat la circa 66 miliarde mase solare, dar ulterior estimarea a fost redusă la aproape 40 de miliarde, în urma unor analize cinematice mai precise. Comparativ, masa găurii negre din SDSS J1148+1930 a fost determinată cu o acuratețe mai mare, datorită îmbinării modelelor de lentilă și a măsurătorilor dinamice.
Un aspect notabil al acestui sistem este că galaxia gazdă pare a fi o „galaxie fosilă”: rezultatul final al unui grup galactic bogat, care s-a contopit într-o singură galaxie masivă. Se presupune că, în acest proces, mai multe galaxii, fiecare cu propriul nucleu masiv, s-au contopit, iar găurile lor negre centrale au fuzionat, conducând astfel la formarea unei găuri negre ultramasive.
Implicatii pentru evoluția galaxiilor și găurilor negre Descoperirea oferă un reper observațional esențial pentru înțelegerea modului în care se formează cele mai masive găuri negre din Univers. Dacă găurile negre ultramasive apar mai ales prin fuziuni ierarhice de galaxii și clustere galactice, studiul galaxiilor fosilă, precum SDSS J1148+1930, poate revela ultimele faze din evoluția galaxiilor și a găurilor negre supermasive. Rezultatul ajută, de asemenea, la restrângerea modelelor teoretice privind creșterea găurilor negre prin acreție și fuziune, punând în balanță limitele impuse de timpul cosmic și resursele disponibile.
Practic, măsurători mai precise ale maselor găurilor negre ultramasive influențează modul în care interpretăm relațiile scalare dintre masa găurii negre și proprietățile galaxiilor gazdă, precum și modul în care modelele de simulare descriu procesele de feedback care reglează formarea stelelor în aceste sisteme masive.
Tehnologii conexe și perspective viitoare Perfecționarea acestor măsurători va depinde de imagistica de înaltă rezoluție și spectroscopia oferite de telescoapele actuale și viitoare. Instrumente precum James Webb Space Telescope (JWST), Extremely Large Telescope (ELT) și noile optici adaptive pe telescoape terestre mari vor permite obținerea unor hărți cinematice stelare tot mai detaliate și modele de lentilă gravitațională cu precizie crescută. Eșantioane statistice mai largi de galaxii fosilă cu arc lenticular vor clarifica dacă SDSS J1148+1930 reprezintă o excepție sau face parte dintr-o populație de găuri negre ultramasive.
Compararea în continuare a maselor obținute prin efecte de lentilă gravitațională cu cele determinate independent prin cinematică sau reverberație va fi esențială pentru reducerea erorilor sistematice care pot afecta estimările maselor celor mai mari găuri negre.
Concluzie Gaura neagră centrală din SDSS J1148+1930, cu o masă estimată la aproximativ 36,3 miliarde de mase solare, se află printre cele mai mari găuri negre identificate și poate chiar se apropie de limita maximă propusă de evoluția cosmică. Descoperită printr-o analiză combinată de lentilă gravitațională și dinamică stelară în sistemul „Potcoava Cosmică”, această gaură neagră ultramasivă, aflată în stare dormientă, constituie un studiu de caz esențial pentru înțelegerea formării celor mai masive găuri negre din Univers – cel mai probabil prin fuziuni succesive în structuri galaxiale fosilă. Observațiile viitoare de înaltă rezoluție și extinderea eșantioanelor vor verifica dacă aceste mase extreme sunt rare sau dacă reflectă un traseu predictibil al evoluției clusterelor galactice.
Citate:
- "Aceasta se numără printre primele 10 cele mai masive găuri negre descoperite vreodată și, foarte probabil, este cea mai masivă." — Thomas Collett, University of Portsmouth.
- "Descoperirea a fost făcută în cazul unei găuri negre 'dormiente' – detectarea sa s-a bazat exclusiv pe forța gravitațională impresionantă și efectul asupra mediului înconjurător." — Carlos Melo-Carneiro, Universitatea Federală din Rio Grande do Sul.
Sursa: sciencealert
Comentarii