Om att överväga den stora storleken på astronomiska föremål får dig att känna dig ganska dålig och obetydlig, kommer den här nya upptäckten att få dig att känna dig positivt oändligt.
Det är nästan omöjligt att föreställa sig ett så stort objekt: ett supermassivt svart hål som är 40 miljarder gånger massivtare än vår sol. Men där är det, sitter i mitten av en supergigantisk elliptisk galax som heter Holmberg 15A. Holmberg 15A ligger ungefär 700 miljoner ljusår bort, i centrum av Abell 85-galaxklyngen.
Denna behemoth har varit i astronomernas korshår tidigare. Tidigare uppskattades dess massa till 310 miljarder gånger solens massa, en nästan otänkbar storlek. Men den uppskattningen baserades på indirekta mätningar. I denna nya studie spårade astronomer rörelsen av stjärnor runt det svarta hålet och kom med 40 miljarder gånger solens massa.
Eftersom den här nya mätningen baseras på direkt observation, är den mer exakt.
Studien som beskriver denna nya mätning har lämnats in till The Astrophysical Journal, men har ännu inte granskats. Det heter "Ett 40-miljard solmassasvart hål i den extrema kärnan i Holm 15A, centrala galaxen i Abell 85."
Uppsatsen är baserad på endast två nätter av observationer med instrumentet Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) på ESO: s Very Large Telescope (VLT) vid Paranal Observatory i norra Chile. Med hjälp av modeller och observationer observerade teamet av astronomer bakom detta arbete stjärnorna på stjärnorna i kretsen kring hålet. De säger att detta svarta hål är en rekordbrytare. "... SMBH i mitten av Holm 15A är hittills det mest enorma dynamiskt bestämda svarta hålet."
Bara för att vara tydlig är detta inte den mest massiva SMBH som någonsin hittats. Den titeln tillhör åtminstone för tillfället Ultra Massive Black Hole (UMBH) i centrum av TON 618, en extremt lysande kvasar över 10 miljarder ljusår bort. Den betemoth är 66 miljarder gånger massivare än solen. Men att UMBH uppmättes indirekt, så att dess massmätning kan revideras.
Det är utmanande att föreställa sig något som är 40 miljarder gånger massivare än solen. För att sätta det i perspektiv, föreställ dig denna SMBH som ligger i mitten av vårt solsystem, där solen är. Om det var där, skulle det sträcka sig till Pluto, och långt bortom.
Pluto är cirka 40 astronomiska enheter (AU) borta från solen. Och Kuiper Belt sträcker sig till cirka 50 AU. Heliopausen är cirka 123 AU från solen. Men denna SMBH skulle sträcka sig hela vägen till cirka 790 AU. Det kommer nära början på Oort Cloud, som börjar någonstans omkring 1000 AU.
Det är inte bara SMBH: s storlek som är anmärkningsvärt. Enligt andra metoder för att mäta den är den ännu större än väntat. "SMBH av Holm 15A är inte bara den mest massiva hittills, den är också fyra till nio gånger större än väntat med tanke på galaxens utbuktande stellarmassa och galaxens stjärnhastighetsspridning," sade författarna i sitt papper.
Men hur blev denna SMBH så stor?
Det bildades sannolikt när två Early Type Galaxies (ETG) slogs samman. I detta fall skulle båda ETG: erna ha haft uttömda kärnor, vilket betyder att det inte finns många stjärnor där. Denna typ av sammanslagning är förmodligen sällsynt, enligt författarna, och förklarar varför detta odjur är så anmärkningsvärt.
Det är också möjligt att Holm 15As SMBH är resultatet av en sammanslagning mellan mer än två ETG: er. "... om Holm 15A upplevde en tidigt accelererad utveckling tidigare, kan det mycket väl vara att inte bara ett binärt svart hål var involverat, utan möjligen ett mer komplicerat scenario med flera svarta hål."
Teamet av astronomer tänker fortsätta sitt arbete. De tror att deras detaljerade analys kan avslöja mer information om sammanslagningen av massiva galaxer och de svarta hålen i deras centra.
”Just nu är Holm 15A bara den första massiva ETG med en nästan exponentiell kärna som dynamiskt har undersökts i detalj. Dynamiska modeller och fotometriska sönderdelningar av andra, liknande galaxer kan hjälpa till att kasta mer ljus på frågorna relaterade till deras bildning och utveckling. ”
Det är möjligt att vi fortsätter hitta större och större svarta hål, och att vi måste fortsätta uppfinna nya namn för storlekskategorierna. Vi har haft svarta hål, sedan supermassiva svarta hål och nu ultramassiva svarta hål.
Vissa astrofysiker säger att det förmodligen finns en gräns för hur stort ett svart hål kan bli innan dess gasskiva kollapsar och den slutar växa. Denna gräns är cirka 50 miljarder solmassor. Men om två svarta hål smälter samman som redan har nått den gränsen, kan en UMBH som är upp till 100 miljarder solmassor vara möjlig.
Det är nästan tänkbart. Och om tre svarta hål skulle kunna smälta samman, vad betyder det för massahalten för svart hål?
I vilket fall som helst, det finns mycket arbete som ska göras innan vi verkligen förstår var dessa härskor kommer ifrån och hur massiva de kan få. LIGO-observatoriet har upptäckt 10 sammanslagningar av svarthålspar från och med 2018, och de säger att de så småningom kan upptäcka en per vecka. Så det finns ingen brist på möjligheter att studera dem.
Mer:
- Forskningsdokument: EN 40-BILJONS SOLAR MASS SVART HOL I DEN EXTREMA KÄRNEN AV HOLM 15A, CENTRAL GALAXY OF ABELL 85
- Ny forskare: Svarta hål har en storleksgräns på 50 miljarder solar
- Space Magazine: Som förväntat, hittar den nyligen uppgraderade LIGO en Black Hole Fusion varje vecka
- Rymdmagasinet: Astronomer ser bevis på att supermassiva svarta hål bildas direkt i det tidiga universum
- Space Magazine Video: Supermassive Black Holes eller deras galaxer? Vilken kom först?
