Savijanje svetlosti dok se njena putanja kreće oko džinovske, nevidljive mase otkrilo je prisustvo jedne od najvećih crnih rupa do sada otkrivenih u Univerzumu.
U galaksiji u centru masivnog jata po imenu Abel 1201, udaljenoj oko 2,7 milijardi svetlosnih godina, vreba kosmički kolos. Nezadovoljno time što je supermasivno, čudovište je ultra masivna crna rupa, čija je masa oko 32,7 milijardi puta veća od mase Sunca.
Nova cifra premašuje prethodne procene za najmanje 7 milijardi solarnih masa, pokazujući moć zakrivljene svetlosti za precizno merenje masa.
„Ova konkretna crna rupa, koja je otprilike 30 milijardi puta veća od mase našeg Sunca, jedna je od najvećih ikada otkrivenih i na gornjoj granici koliko verujemo da crne rupe teoretski mogu postati, tako da je to izuzetno uzbudljivo otkriće“, objašnjava fizičar Džejms Najtingejl sa Univerziteta Daram u Velikoj Britaniji.
Postoji mnogo crnih rupa u Univerzumu, ali osim ako one aktivno ne akreiraju materijal – proces koji proizvodi veliku količinu svetlosti dok se materijal zagreva pre nego što padne u crnu rupu – nije ih lako mesto. Crne rupe same po sebi ne emituju svetlost koju možemo da otkrijemo, tako da moramo da ih pronađemo tražeći efekat koji imaju na stvari oko sebe.
Jedan od načina na koji možemo da pronađemo ove crne rupe je traženje efekta koji se zove gravitaciono sočivo. Ovo se dešava kada je samo prostor-vreme iskrivljeno masom; zamislite prostor-vreme kao gumeni lim, a masu kao tešku težinu na njemu. Svaka svetlost koja putuje kroz tu oblast prostor-vremena mora da putuje zakrivljenom putanjom, a to može izgledati veoma zanimljivo posmatraču koji posmatra iz daleka.
Svetlost se iskrivljuje, rasteže i često postaje uvećana, što znači da dobijamo iskrivljene slike objekata u pozadini, kao što su udaljene galaksije. Ova masa sočiva može biti mala, poput crne rupe zvezdane mase, u kom slučaju je fenomen poznat kao mikrolensing; ili veliki, kao jato galaksija. Astronomi mogu proučavati ovu iskrivljenu svetlost da bi ispitali svojstva mase sočiva.
Centralna galaksija, ili najsjajnija galaksija jata (BCG) Abel 1201, je velika, difuzna eliptična galaksija dobro poznata kao snažno gravitaciono sočivo. Galaksija daleko iza BCG-a pojavljuje se pored nje kao izduženi mrlja, poput obrve usko omotane oko njenog predgrađa.
Ovaj bris je otkriven 2003. godine; 2017. godine, astronomi su pronašli drugu, blediju mrlju, još bliže galaktičkom centru.
To implicira, predložili su astronomi, prisustvo veoma velike crne rupe u centru BCG-a, ali dostupni podaci nisu bili dovoljno detaljni da razluče centralnu masu, ili otkriju više o tome šta se tamo nalazi.
Nightingale i njegove kolege ne samo da su imali pristup novijim zapažanjima, već su osmislili alate za njihovo razumevanje. Sproveli su stotine hiljada simulacija svetlosti koja se kreće kroz Univerzum, menjajući masu crne rupe u centru galaksije, tražeći rezultate koji repliciraju sočivo koje posmatramo sa Abell 1021 BCG.
Svi osim jednog od njihovih modela preferirali su masivnu crnu rupu u centru galaksije; a najbolje odgovara masi te crne rupe bila je 32,7 milijardi puta veća od mase Sunca. To ga gura u ultramasivnu teritoriju, crne rupe masivnije od 10 milijardi Sunaca, i blizu teorijske gornje granice za mase crne rupe od 50 milijardi Sunca.
To je takođe masa koja stavlja crnu rupu Abell 1021 BCG u prvih 10 najmasovnijih crnih rupa koje smo do sada otkrili. Prečnik horizonta događaja obuhvatao bi više od 1.290 astronomskih jedinica. Za kontekst, udaljenost Plutona od Sunca je samo 40 astronomskih jedinica. Zapanjujuće je razmišljati o tome.
Svojstva Abell 1201 kao gravitacionog sočiva su prilično posebna, i moguće je da detaljno merenje mase crne rupe u BCG ne bi bilo tako ostvarivo u drugim okolnostima, ali Najtingelov tim je uveren da njihove metode obećavaju za otkrivanje i merenje drugih crnih rupa u dalekom Univerzumu.
„Gravitaciono sočivo omogućava proučavanje neaktivnih crnih rupa, nešto što trenutno nije moguće u udaljenim galaksijama“, kaže Najtingejl.
„Ovaj pristup bi nam mogao omogućiti da otkrijemo još mnogo crnih rupa izvan našeg lokalnog univerzuma i otkrijemo kako su ovi egzotični objekti evoluirali dalje u kosmičkom vremenu.
I možda daju neke naznake o tome kako uspevaju da porastu tako veliki kao i oni.
