Tämä ultra-massiivinen musta aukko on ristiriidassa astrofysikaalisen mallin kanssa 🌀

Universumin äärettömyydessä tietyt löydöt muistuttavat meitä siitä, kuinka paljon meillä on vielä opittavaa. Äskettäinen tutkimus Cosmic Horseshoesta, gravitaatiolinssifysiikan ilmiöstä, on tästä hyvä esimerkki.

Cosmic Horseshoe, joka löydettiin vuonna 2007, on järjestelmä, jossa massiivinen galaksi etualalla vääristää ja vahvistaa kaukaisen galaksin valoa, luoden lähes täydellisen Einsteinin renkaan. Tämä harvinainen kokoonpano tarjoaa ainutlaatuisen näkymän mukana olevien galaksien ominaisuuksiin.


Carlos Melo-Carneiron johtama tutkijaryhmä on paljastanut ultra-massiivisen mustan aukon olemassaolon linssigalaksin sydämessä, muodostaen Einsteinin renkaan LRG 3-757. Arvioidun massan ollessa 36 miljardia kertaa Auringon massa, tämä musta aukko haastaa nykyiset odotukset ja mallit.

Ultra-massiivisia mustia aukkoja, vaikka niiden määritelmä on epäselvä, pidetään yleensä sellaisina, joiden massa ylittää 5 miljardia kertaa Auringon massan. Niiden löytäminen galakseista kuten LRG 3-757 herättää kysymyksiä niiden muodostumisesta ja evoluutiosta.

MBH-sigmae-suhde, joka yhdistää supermassiivisten mustien aukkojen massan niiden isäntägalaksin tähtien nopeuden hajontaan, on arvokas työkalu tähtitieteilijöille. Kuitenkin Cosmic Horseshoen musta aukko poikkeaa merkittävästi tästä suhteesta, mikä viittaa erilaisiin evolutiivisiin prosesseihin.

Useita hypoteeseja esitetään tämän poikkeaman selittämiseksi, mukaan lukien aiemmat galaksien fuusiot tai aktiivisten galaksiydinten palautusvaikutukset. Nämä skenaariot voisivat selittää, miten musta aukko on voinut saavuttaa niin suuren massan ilman vastaavaa tähtinopeuden hajontaa.

Tulevat missiot, kuten Euclid ja Extremely Large Telescope, lupaavat laajentaa ymmärrystämme näistä kosmisista jättiläisistä. Nämä työkalut mahdollistavat tuhansien gravitaatiolinssien yksityiskohtaisen tutkimisen, tarjoten uusia näkökulmia galaksien ja mustien aukkojen evoluutioon.

Tämä tutkimus, joka julkaistiin arXivissa, avaa tietä paremmalle ymmärrykselle Universumin massiivisimmista mustista aukoista ja niiden roolista kosmisessa evoluutiossa.

Mitkä ovat gravitaatiolinssit?

Gravitaatiolinssi on ilmiö, jossa kaukaisen objektin valo taipuu ja vahvistuu massiivisen objektin gravitaation vaikutuksesta, joka sijaitsee tämän objektin ja havainnoijan välissä. Tämä ilmiö, jonka Albert Einstein ennusti yleisen suhteellisuusteorian kautta, mahdollistaa tähtitieteilijöiden tutkia erittäin kaukaisia kohteita, jotka muuten olisivat näkymättömiä.

Valon vääristyminen voi luoda useita kuvia, kaaria tai jopa täydellisiä renkaita, kuten Cosmic Horseshoen tapauksessa. Näitä vaikutuksia käytetään muun muassa linssin muodostavien objektien massojen mittaamiseen ja pimeän aineen jakautumisen tutkimiseen Universumissa.

Gravitaatiolinssit ovat myös arvokkaita työkaluja painovoimateorioiden testaamiseen ja Universumin tutkimiseen varhaisilla aikakausilla. Ne ovat mahdollistaneet hyvin vanhojen galaksien löytämisen ja Universumin laajenemisen tutkimisen.

Kuinka mustan aukon massa mitataan?

Supermassiivisen mustan aukon massa arvioidaan usein tarkkailemalla sen ympärillä olevien tähtien tai kaasun liikettä. Kaukaisissa galakseissa, joissa suorat havainnot ovat vaikeita, tähtitieteilijät käyttävät empiirisiä suhteita, kuten MBH-sigmae-suhdetta.

Tämä suhde yhdistää mustan aukon massan galaksin pullistuman tähtien nopeuden hajontaan. Korkea nopeuden hajonta viittaa yleensä massiivisempaan mustaan aukkoon. Kuitenkin tällä menetelmällä on rajoituksia, kuten Cosmic Horseshoen ultra-massiivisen mustan aukon tapaus osoittaa.

Muita menetelmiä ovat akretointilevyjen tai aktiivisten mustien aukkojen tuottamien suihkujen tarkkailu. Jokaisella menetelmällä on omat etunsa ja haittansa, ja tähtitieteilijät yhdistävät usein useita tekniikoita saadakseen tarkimmat arviot.