Wenn Sie sich angesichts der enormen Größe astronomischer Objekte eher kümmerlich und unbedeutend fühlen, dann werden Sie sich bei dieser neuen Entdeckung geradezu unendlich klein fühlen.
Es ist fast unmöglich, sich ein so großes Objekt vorzustellen: ein supermassives Schwarzes Loch, das 40 Milliarden Mal massereicher ist als unsere Sonne. Aber da sitzt es im Zentrum einer riesigen elliptischen Galaxie namens Holmberg 15A . Holmberg 15A ist etwa 700 Millionen Lichtjahre entfernt, im Zentrum der Abell 85 Galaxienhaufen.
Dieses Ungetüm war schon einmal im Fadenkreuz der Astronomen. Zuvor wurde seine Masse auf das 310-Milliarden-fache der Sonnenmasse geschätzt, eine fast unvorstellbare Größe. Aber diese Schätzung basierte auf indirekten Messungen. In dieser neuen Studie verfolgten Astronomen die Bewegung von Sternen um das Schwarze Loch und kamen auf die 40-Milliarden-fache Sonnenmasse.
Da diese neue Messung auf direkter Beobachtung basiert, ist sie genauer.
Die Studie, die diese neue Messung skizziert, wurde beim Astrophysical Journal eingereicht, aber noch nicht von Experten begutachtet. Es trägt den Titel „ Ein Schwarzes Loch mit 40 Milliarden Sonnenmasse im äußersten Kern von Holm 15A, der zentralen Galaxie von Abell 85. '
Das Papier basiert auf nur zwei Beobachtungsnächten mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-Instrument auf dem ESO Sehr großes Teleskop (VLT) am Paranal-Observatorium im Norden Chiles. Mit Modellen und Beobachtungen beobachtete das Astronomenteam hinter dieser Arbeit die stellare Kinematik der Sterne, die das Loch umkreisen. Sie sagen, dass dieses Schwarze Loch ein Rekordbrecher ist. „… das SMBH im Zentrum von Holm 15A ist das bisher massereichste dynamisch bestimmte Schwarze Loch.“
Künstlerische Darstellung von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern, die als Quelle von Gravitationswellen gelten. Der SMBH in Holm 15A ist höchstwahrscheinlich das Ergebnis einer Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher. Bildnachweis: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
Nur um es klarzustellen, dies ist nicht das massivste SMBH, das jemals gefunden wurde. Dieser Titel gehört zumindest vorerst zum Ultra Massive Black Hole (UMBH) im Zentrum von TON 618 , ein extrem leuchtender Quasar, der über 10 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Dieses Ungetüm ist 66 Milliarden Mal massereicher als die Sonne. Da UMBH jedoch indirekt gemessen wurde, könnte seine Massenmessung überarbeitet werden.
Es ist schwierig, sich etwas vorzustellen, das 40 Milliarden Mal massiver ist als die Sonne. Um es ins rechte Licht zu rücken, stellen Sie sich dieses SMBH im Zentrum unseres Sonnensystems vor, wo sich die Sonne befindet. Wenn es dort wäre, würde es sich bis Pluto und weit darüber hinaus erstrecken.
Pluto ist etwa 40 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt. Und der Kuipergürtel erstreckt sich auf etwa 50 AE. Die Heliopause ist etwa 123 AE von der Sonne entfernt. Aber diese SMBH würde sich bis auf etwa 790 AE erstrecken. Das nähert sich dem Beginn der Oort Cloud, die bei etwa 1000 AE beginnt.
Dieses Bild ist aus offensichtlichen Gründen nicht maßstabsgetreu. Aber es zeigt die Positionen der Entfernungsmeilensteine in unserem Sonnensystem in astronomischen Einheiten. Wäre dieses neu gemessene SMBH in der Position der Sonne, würde es sich über die Heliopause hinaus erstrecken und sich der Oortschen Wolke nähern. Bildquelle: NASA / JPL-Caltech – http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17046, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28366203.
Bemerkenswert ist nicht nur die Größe des SMBH. Nach anderen Messmethoden ist es sogar noch größer als erwartet. „Das SMBH von Holm 15A ist nicht nur das bisher massereichste, es ist auch vier- bis neunmal größer als erwartet angesichts der sternförmigen Masse der Galaxie und der Sternengeschwindigkeitsdispersion der Galaxie“, so die Autoren in ihrem Artikel.
Aber wie ist dieses SMBH so groß geworden?
Es wurde wahrscheinlich durch die Verschmelzung zweier Early Type Galaxies (ETG) gebildet. In diesem Fall hätten beide ETGs erschöpfte Kerne, was bedeutet, dass es dort nicht viele Sterne gibt. Diese Art der Verschmelzung ist nach Ansicht der Autoren wahrscheinlich selten und erklärt, warum dieses Biest so bemerkenswert ist.
Es ist auch möglich, dass die SMBH von Holm 15A das Ergebnis einer Fusion von mehr als zwei ETGs ist. „… wenn Holm 15A in der Vergangenheit eine frühe beschleunigte Entwicklung erlebte, dann könnte es gut sein, dass es sich nicht nur um ein binäres Schwarzes Loch handelte, sondern möglicherweise um ein komplizierteres Szenario mit mehreren Schwarzen Löchern.“
Das Astronomenteam will seine Arbeit fortsetzen. Sie glauben, dass ihre detaillierte Analyse mehr Informationen über die Verschmelzungsgeschichte massereicher Galaxien und die Schwarzen Löcher in ihren Zentren liefern kann.
Wenn es um die Verschmelzung von Schwarzen Löchern geht, ist das LIGO-Observatorium unsere beste Wahl, um sie zu entdecken.
„Derzeit ist Holm 15A nur das erste massive ETG mit einem nahezu exponentiellen Kern, das detailliert dynamisch untersucht wurde. Dynamische Modelle und photometrische Zerlegungen anderer, ähnlicher Galaxien könnten dabei helfen, mehr Licht in die Fragen ihrer Entstehung und Entwicklung zu bringen.“
Es ist möglich, dass wir immer größere Schwarze Löcher finden und immer wieder neue Namen für die Größenkategorien erfinden müssen. Wir hatten Schwarze Löcher, dann supermassive Schwarze Löcher und jetzt ultramassive Schwarze Löcher.
Einige Astrophysiker sagen, dass es wahrscheinlich eine Grenze dafür gibt, wie groß ein Schwarzes Loch werden kann, bevor seine Gasscheibe kollabiert und es aufhört zu wachsen. Diese Grenze liegt bei etwa 50 Milliarden Sonnenmassen. Aber wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, die diese Grenze bereits erreicht haben, könnte eine UMBH mit bis zu 100 Milliarden Sonnenmassen möglich sein.
Das ist fast unvorstellbar. Und wenn drei Schwarze Löcher verschmelzen könnten, was bedeutet das für die Massengrenzen der Schwarzen Löcher?
Auf jeden Fall gibt es noch viel zu tun, bevor wir wirklich verstehen, woher diese Giganten kommen und wie massiv sie werden können. Die LIGO Observatorium hat erkannt 10 Verschmelzungen von Paaren Schwarzer Löcher ab 2018, und sie sagen, dass sie möglicherweise einen pro Woche entdecken. An Studienmöglichkeiten mangelt es also nicht.
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