გიგანტური, უხილავი მასის ირგვლივ გამრუდებული სინათლე სამყაროში ამ დრომდე აღმოჩენილთა შორის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი შავი ხვრელის არსებობაზე მიუთითებს.
მასიური გალაქტიკათგროვის, Abell 1201-ის ცენტრში მდებარე გალაქტიკაში, ჩვენგან დაახლოებით 2,7 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, ნამდვილი კოსმოსური მონსტრი იმალება. ის არა სუპერმასიური, არამედ ულტრამასიური შავი ხვრელია, რომელშიც თავს იყრის ჩვენს მზეზე დაახლოებით 32,7 მილიარდჯერ მეტი მასა.
ახალი რიცხვი წინა შეფასებას სულ მცირე შვიდი მილიარდი მზის მასით აჭარბებს და წარმოაჩენს, თუ რა ძალა აქვს გამრუდებულ სინათლეს მასების ზუსტად გასაზომად.
„ეს განსაკუთრებული შავი ხვრელი, რომელიც ჩვენს მზეზე დაახლოებით 30-მილიარდჯერ მასიურია, ერთ-ერთი ყველაზე დიდია ამ დრომდე დაფიქსირებულთა შორის. იმყოფება შავი ხვრელის სიდიდის იმ ზედა ზღვარზე, რომლამდეც თეორიულად მიგვაჩნია, რომ შავი ხვრელი შეიძლება გაიზარდოს; შესაბამისად, აღმოჩენა უკიდურესად ამაღელვებელია“, — ამბობს ბრიტანეთის დარემის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ჯეიმს ნაითენგელი.
სამყაროში ძალიან ბევრი შავი ხვრელია, მაგრამ მათი შემჩნევა ურთულესია, თუკი ისინი აქტიურად არ შთანთქავენ მატერიას; ამ პროცესში, როდესაც შავ ხვრელში მატერია ჩაედინება, ის ცხელდება და გამოიყოფა დიდი ოდენობით სინათლე. თავად შავი ხვრელები სინათლეს არ გამოყოფენ და შესაბამისად, მათ იმ ეფექტის საშუალებით ვპოულობთ, რომლებიც მიმდებარე მატერიაზე აქვთ.
შავი ხვრელების პოვნის ერთ-ერთი გზაა ეფექტის, სახელად გრავიტაციული ლინზირების ძებნა. ეს მაშინ ხდება, როდესაც მასა თავად სივრცე-დროს ამრუდებს; წარმოიდგინეთ, რომ სივრცე-დრო არის რეზინის ფირფიტა, რომელზეც მძიმე მასა დევს. ნებისმიერი სინათლე, რომელიც სივრცე-დროის ამ რეგიონს გაივლის, გამრუდებულ გზას უნდა გაუყვეს, რაც ძლიერ საინტერესო სანახავი იქნება შორიდან დამკვირვებლისთვის.
სინათლე იბრიცება, იჭიმება და ხშირად ძლიერდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ვიღებთ უკანა ფონზე არსებული ობიექტების, მაგალითად, შორეული გალაქტიკების დამახინჯებულ გამოსახულებებს; ასეთი ლინზის ეფექტის მქონე ეს მასა შეიძლება პატარა იყოს, მაგალითად, ვარსკვლავური მასის შავი ხვრელი, რომლის შემთხვევაშიც, ფენომენს მიკროლინზირებას უწოდებენ; ანდაც დიდი, მაგალითად, გალაქტიკების გროვა. ამ გამრუდებული სინათლის შესწავლით, მეცნიერებს შეუძლიათ გამოიკვლიონ ლინზირების ეფექტის მქონე მასის მახასიათებლები.
ცენტრალური გალაქტიკა, ანუ გროვა Abell 1201-ის ყველაზე კაშკაშა გალაქტიკა (BCG), დიდი, დიფუზიური ელიფსური გალაქტიკაა, რომელიც მძლავრი გრავიტაციული ლინზის როლს ასრულებს. მისგან საკმაოდ შორს არსებული სხვა გალაქტიკა მის გვერდით წაგრძელებული ლაქის სახით ჩანს, მის გარე ნაწილზე შემოხვეული წარბის მსგავსად.
ეს ლაქა ასტრონომებმა 2003 წელს აღმოაჩინეს; 2017 წელს მათ მეორე, უფრო მკრთალი ლაქაც იპოვეს, გალაქტიკის ცენტრთან კიდევ უფრო ახლოს.
ასტრონომთა ვარაუდით, ეს მიუთითებდა გროვის ცენტრალურ გალაქტიკაში ძალიან დიდი შავი ხვრელის არსებობაზე, მაგრამ მათ ხელთ არსებული მონაცემები საკმარისად დეტალური არ იყო ცენტრალური მასის შესასწავლად, ანდაც იმის გასარკვევად, რას წარმოადგენდა ეს მასა.
ნაითენგელმა და მისმა კოლეგებმა უფრო მეტი დაკვირვება ჩაატარეს და მის შესასწავლად ხელსაწყოებიც შეიმუშავეს. ჩაატარეს სამყაროში სინათლის მოძრაობის ასობით ათასი სიმულაცია, შეცვალეს გალაქტიკის ცენტრალური შავი ხვრელის მასა და ეძებდნენ შედეგებს, რომლებიც იმ ლინზირებას გაიმეორებდა, რასაც Abell 1021-ის ყველაზე კაშკაშა გალაქტიკის შემთხვევაში ვხედავთ.
ერთის გარდა, ყველა მოდელი ამჯობინებდა გალაქტიკის ცენტრში მასიური შავი ხვრელის არსებობას; ამ შავ ხვრელს ყველაზე უკეთ ემთხვეოდა ჩვენს მზეზე 32,7-მილიარდჯერ მეტი მასა. შედეგად, ის ულტრამასიურის კატეგორიაში გადადის, ან9 10 მილიარდი მზის მასაზე უფრო მასიურ შავ ხვრელთა რიგებში, შავ ხვრელთა მასის თეორიული ზედა ზღვრის, 50 მილიარდი მზის მასის სიახლოვეს.
ამავე დროს, Abell 1021-ის ცენტრალური გალაქტიკის შავი ხვრელი ამ დროისთვის ჩვენთვის ცნობილი 10 ყველაზე მასიური შავი ხვრელის სიის სათავეში ექცევა. მისი მოვლენათა ჰორიზონტის დიამეტრი 1290 ასტრონომიულ ერთეულზე მეტი უნდა იყოს (ასტრონომიული ერთეული ეწოდება მანძილს მზესა და დედამიწას შორის, ანუ 150 მლნ კმ). შედარებისათვის, პლუტონი მზისგან მხოლოდ 40 ასტრონომიული ერთეულით არის დაშორებული. ამაზე ფიქრიც კი შემაძრწუნებელია.
Abell 1201-ის, როგორც გრავიტაციული ლინზის მახასიათებლები ფრიად გამორჩეულია და სრულებით შესაძლებელია, მისი ცენტრალური გალაქტიკის შავი ხვრელის მასის გამოთვლა არც ისე ადვილი ყოფილიყო სხვა გარემოებაში. თუმცა, ნაითენგელის ჯგუფი დარწმუნებულია, რომ მათი მეთოდი შორეული სამყაროს სხვა შავ ხვრელთა აღმოჩენასა და მასის გამოთვლაშიც დაგვეხმარება.
„გრავიტაციული ლინზირება არააქტიურ შავ ხვრელთა შესწავლის საშუალებას იძლევა, იმას, რაც ამჟამად შეუძლებელია შორეულ გალაქტიკებში. ეს მიდგომა კიდევ ბევრ სხვა ხვრელს აღმოგვაჩენინებს ჩვენი ადგილობრივი სამყაროს მიღმა და გვეტყვის, როგორ განვითარდნენ ეს ეგზოტიკური ობიექტები კოსმოსურ დროში“, — აღნიშნავს ნაითენგელი.
იქნებ ისიც გავიგოთ, როგორ მოახერხეს მათ ასეთ გიგანტურ ზომებამდე გაზრდა.
კვლევა Monthly Notices of the Royal Astronomical Society-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
