Астрономи виявили незвично масивну чорну діру в центрі однієї з карликових галактик-супутників Чумацького Шляху - Лев I. Ця чорна діра, майже така ж масивна, як чорна діра в нашій власній галактиці, може перевизначити наше розуміння того, як еволюціонують всі галактики.
Лев I - це карликова еліптична галактика в сузір'ї Лева. Вона знаходиться приблизно в 820 000 світлових років від Землі, є членом Місцевої групи галактик і вважається однією з найбільш далеких галактик-супутників Чумацького Шляху.
Вчені вирішили вивчити Лев I через його незвичність. На відміну від більшості карликових галактик, що обертаються навколо Чумацького Шляху, Лев I не містить багато темної матерії. Дослідники виміряли профіль темної матерії Лева I - тобто, як щільність темної матерії змінюється від зовнішніх країв галактики до її центру. Вони зробили це, вимірявши його гравітаційне тяжіння до зірок: чим швидше рухаються зірки, тим більше матерії укладено на їх орбітах.
Зокрема, вони хотіли дізнатися, чи збільшується щільність темної матерії до центру галактики. Вони також хотіли знати, чи будуть їх вимірювання профілю відповідати попереднім, зробленим з використанням даних старих телескопів у поєднанні з комп'ютерними моделями.
Для своїх спостережень астрономи використовували унікальний інструмент під назвою VIRUS-W на 2,7-метровому телескопі Харлана Дж. Сміта обсерваторії Макдональд.
Коли вчені завантажили свої поліпшені дані і складні моделі в суперкомп'ютер в Техаському обчислювальному центрі UT Austin, вони отримали вражаючий результат: чорна діра в галактиці Лев I була майже такою ж масивною, як і в центрі Чумацького Шляху. Це безпрецедентний результат.
Дослідники заявили, що результат відрізнявся від попередніх досліджень галактики Лев через комбінацію більш точних даних і суперкомп'ютерного моделювання. Центральна щільна область галактики в основному не досліджувалася в попередніх роботах, які зосередилися на швидкостях окремих зірок. Поточне дослідження показало, що для тих небагатьох швидкостей, які були отримані в минулому, був ухил у бік малих швидкостей. Це, в свою чергу, зменшило передбачувану кількість речовини, укладеної на їх орбітах.
Нові дані зосереджені в центральному регіоні, і на них це зміщення не впливає. Кількість передбачуваної речовини, укладеної в орбітах зірок, різко зросла.
Відкриття може стряхнути розуміння астрономами еволюції галактик, оскільки «немає ніякого пояснення цьому типу чорної діри в карликових сфероїдальних галактиках», - кажуть вчені.
Результат важливіший, оскільки астрономи використовували галактики, такі як Лев I, звані «карликовими сфероїдальними галактиками», протягом 20 років, щоб зрозуміти, як темна матерія розподіляється всередині галактик. Цей новий тип злиття чорних дір також дає обсерваторіям гравітаційних хвиль новий сигнал для пошуку.
«Якщо маса чорної діри Лева I висока, це може пояснити, як чорні діри ростуть у масивних галактиках», - сказав автор дослідження Карл Гебхардт. Це тому, що з часом, коли маленькі галактики, такі як Лев I, потрапляють у більш великі галактики, чорна діра меншої галактики зливається з чорною дірою більшої галактики, збільшуючи її масу.
Створений командою вчених MPE в Німеччині, VIRUS-W зараз є єдиним інструментом у світі, який може проводити дослідження профілю темної матерії такого типу. Вчені зазначили, що багато карликових галактик південної півкулі є хорошими цілями для таких досліджень, але жоден телескоп південної півкулі не обладнаний для цього. Однак Гігантський Магелланов телескоп, що будується в даний час в Чилі, буде частково призначений для такого роду робіт.