Maleńka galaktyka posiada gigantyczną czarną dziurę i nikt nie wie dlaczego

Maleńka galaktyka krążąca wokół Drogi Mlecznej – Lew I (Leo I) – może skrywać wielki sekret. Jak pokazała najnowsza analiza, w centrum tej galaktyki znajduje się absolutnie gigantyczna supermasywna czarna dziura. Masa galaktyki wynosi jakieś 20 milionów mas Słońca, zaś czarnej dziury aż 3,3 miliona mas Słońca. Masa czarnej dziury stanowi zatem około 16 procent całkowitej masy galaktyki. Tajemnicą jest, z jakiego powodu.

Choć w kwestii masy omawianej czarnej dziury istnieje pewien margines błędu, ta wciąż jest ogromnym zaskoczeniem. Dla porównania, masa supermasywnej czarnej dziury zlokalizowanej w centrum Drogi Mlecznej wynosi około 4 miliony mas Słońca, a ostatnie obliczenia pokazują, że masa Drogi Mlecznej może plasować się na poziomie 1,3 miliarda mas Słońca.

Galaktyka Lew I. | Źródło: SA/Gaia/DPAC; SDSS

„Tak duża masa czarnej dziury w Lwie I jest znacząca pod wieloma względami.”, autorzy analizy piszą w swojej pracy naukowej, opublikowanej w The Astrophysical Journal.

Różnorodność galaktyk i ich niewiadome

W przestrzeni wokół Drogi Mlecznej znajduje się cały rój galaktyk karłowatych. Niektóre z nich są w trakcie kolizji, a więc z czasem zostaną całkowicie pochłonięte przez inną galaktykę. Uważa się, że to częsty sposób na powiększanie się galaktyk w czasie.

Co istotne, nie wszystkie galaktyki karłowate są zbudowane tak samo. Ich badanie może pomóc nam pojąć różnorodność galaktyk i zrozumieć, jak powstają galaktyki o różnych kształtach i rozmiarach. Lew I, położony około 820 lat świetlnych z dala od Ziemi, jest potencjalnie jedną z bardzo nietypowych galaktyk. To chociażby dlatego, że w przeciwieństwie do większości satelitów Drogi Mlecznej nie zawiera ona zbyt dużo ciemnej materii – materii, której przynajmniej na razie nie da się bezpośrednio wykryć, a którą uważa się za klej wiążący Wszechświat.

Przypadkowe odkrycie

Chociaż ciemnej materii nie jesteśmy w stanie dostrzec, o jej istnieniu wiemy za sprawą wpływu, jaki wywiera na rzeczy dla nas widzialne. Na przykład, gwiazdy przemieszczają się w galaktykach szybciej niż powinny pod wpływem tylko wykrywalnej materii, czyli wpływa na nie także niewykrywalna materia.

O tym, że Lew I zawiera gigantyczną czarną dziurę, dowiedziano się w zasadzie przypadkiem. Astronomie z Uniwersytetu w teksasie chcieli bowiem zbadać profil właśnie ciemnej materii w Lwie I, a dokładniej mówiąc – to, jak gęstość ciemnej materii zmienia się w zależności odległości od centrum galaktyki. W tym celu przeprowadzono obserwacje Lwa I z pomocą Teleskopu Harlana J.Smitha w Obserwatorium McDonalda. Następnie pozyskane dane wprowadzono do superkomputera w celu analizy, wraz z wyrafinowanymi modelami galaktyki. Najważniejszym elementem rezultatów nie była jednak ciemna materia, a to że w centrum Lwa I powinna się czaić supermasywna czarna dziura.

Kosmiczna zagadka

Dlaczego tak mała galaktyka jak Lew I posiada tak nieproporcjonalnie wielką supermasywną czarną dziurę? Póki co astronomowie nie mają na to pytanie pewnej odpowiedzi. Co jednak ważne, takie galaktyki mogą być częstszym zjawiskiem, niż się zdawało. W 2014 roku odkryto galaktykę karłowatą o masie 140 milionów mas Słońca z supermasywną czarną dziurą o masie 21 milionów mas Słońca, a w 2017 roku dwie kolejne takie galaktyki.

Kto wie, może w przyszłości dowiemy się, dlaczego niektóre małe galaktyki posiadają gigantyczne czarne dziury, stanowiące od 13 od nawet 18 procent ich masy. Z pewnością jednym z kluczy do rozwiązania tej zagadki będzie obserwowanie kolejnych niewielkich galaktyk o wielkich czarnych dziurach, zaraz obok przeprowadzania mnóstwa symulacji komputerowych.

Źródło: LiveScience, fot. tyt. NASA