I flera år har astronom Karl Gebhardt och doktorand Jeremy Murphy vid University of Texas i Austin jaktat svarta hål - den täta koncentrationen av materia i centrum av galaxerna. De hittade ett svart hål som vägde 6,7 miljarder gånger massan av vår sol i mitten av galaxen M87.
Men nu krossade de sin egen skiva. Genom att kombinera ny data från flera observationer har de inte hittat en utan två supermassiva svarta hål som vardera väger upp till 10 miljarder solar.
"De blir bara större," sade Gebhardt.
Svarta hål är tillverkade av extremt tät packad materia. De producerar ett så starkt gravitationsfält att även ljus inte kan undkomma. Eftersom de inte kan ses direkt, hittar astronomer svarta hål genom att plotta stjärnbanor runt dessa jätten osynliga massor. Formen och storleken på dessa stjärnorbanor kan bestämma det svarta hålets massa.
Exploderande stjärnor som kallas supernovaer lämnar ofta bakom svarta hål, men dessa väger bara lika mycket som enstjärnan. Svarta hål miljarder gånger massan av vår sol har vuxit till att vara så stor. Vanligtvis konsumerade ett vanligt svart hål ett annat, fångade ett stort antal stjärnor och den enorma mängden gas som de innehåller, eller är resultatet av två galaxer som kolliderar. Ju större kollisionen är, desto massivare är det svarta hålet.
De supermassiva svarta hålen som Gebhardt och Murphy har funnit är i centrum för två galaxer mer än 300 miljoner ljusår från Jorden. En som väger 9,7 miljarder solmassor är belägen i den elliptiska galaxen NGC 3842, den ljusaste galaxen i Leo-galaxklyngen 320 miljoner ljusår bort i riktning mot konstellationen Leo. Den andra är lika stor eller större och sitter i den elliptiska galaxen NGC 4889, den ljusaste galaxen i Coma-klustret cirka 336 miljoner ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Coma Berenices.
Var och en av dessa svarta hål har en händelseshorisont - punkten utan återvändande där ingenting, inte ens ljus kan undkomma deras tyngdkraft - 200 gånger större än jordens omloppsbana (eller fem gånger Plutos bana). Det är en förbluffande 29.929.600.000 kilometer eller 18.597.391.235 miles. Bortom händelseshorisonten har var och en ett gravitationspåverkan som sträcker sig över 4000 ljusår i alla riktningar.
Som jämförelse har det svarta hålet i mitten av vår Vintergatan Galaxy en händelseshorisont bara en femtedel av Merkurius omloppsbana - cirka 11 600 000 kilometer eller 7 207 905 mil. Dessa supermassiva svarta hål är 2500 gånger massivare än våra egna.
Gebhardt och Murphy hittade de supermassiva svarta hålen genom att kombinera data från flera källor. Observationer från Gemini- och Keck-teleskopet avslöjade de minsta, innersta delarna av dessa galaxer medan data från George och Cynthia Mitchell Spectrograph på det 2,7 meter långa Harlan J. Smith-teleskopet avslöjade deras största, yttersta regioner.
Att sammanföra allt för att härleda de svarta hålens massa var en utmaning. "Vi behövde datorsimuleringar som kan rymma så stora skalförändringar," sade Gebhardt. "Detta kan bara göras på en superdator."
Men vinsten slutar inte med att hitta dessa massiva galaktiska center. Upptäckten har mycket viktigare konsekvenser. Det "berättar för oss något grundläggande om hur galaxer bildas" sade Gebhardt.
Dessa svarta hål kan vara de mörka resterna av tidigare ljusa galaxer som kallas kvasarer. Det tidiga universum var fullt av kvasarer, vissa trodde ha drivits av svarta hål 10 miljarder solmassor eller mer. Astronomer har undrat var dessa supermassiva galaktiska centra sedan har försvunnit till.
Gebhardt och Murphy kan ha hittat en nyckelbit i att lösa mysteriet. Deras två supermassiva svarta hål kanske kaster ljus över hur svarta hål och deras galaxer har samverkat sedan det tidiga universum. De kan vara en saknad länk mellan forntida kvasarer och moderna supermassiva svarta hål.
Källa: McDonald Observatory Pressmeddelande.
