30 milliárd napelem tömegű szupermasszív fekete lyuk észlelése a fényhajlítás jelenségével

Csillagászcsoport fedezte fel a valaha felfedezett egyik legnagyobb fekete lyukat, kihasználva a gravitációs lencséknek nevezett jelenséget.

A fény görbe gravitációja

A brit Durham Egyetem által vezetett csapat gravitációs lencsét használt – ahol az előtérben lévő galaxis meghajlik és felnagyítja egy távoli objektum fényét –, a DiRAC HPC létesítményében végzett szuperszámítógépes szimulációk pedig lehetővé tették a csapat számára, hogy alaposan megvizsgálják, hogyan hajlítja meg a fényt egy fekete lyuk. egy galaxis belsejében több száz mérföldre.Millió fényévnyire a Földtől.

A csapat több százezer alkalommal szimulálta az univerzumban áthaladó fényt, minden szimulációban más tömeggel.[{” attribute=””>black hole, changing light’s journey to Earth.

An artist’s impression of a black hole, where the black hole’s intense gravitational field distorts the space around it. This warps images of background light, lined up almost directly behind it, into distinct circular rings. This gravitational “lensing” effect offers an observation method to infer the presence of black holes and measure their mass, based on how significant the light bending is. The Hubble Space Telescope targets distant galaxies whose light passes very close to the centers of intervening fore-ground galaxies, which are expected to host supermassive black holes over a billion times the mass of the sun. Credit: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann

30 billion times the mass of our Sun

When the researchers included an ultramassive black hole in one of their simulations, the path taken by the light from the faraway galaxy to reach Earth matched the path seen in real images captured by the Hubble Space Telescope.

What the team had found was an ultramassive black hole, an object over 30 billion times the mass of our Sun, in the foreground galaxy – a scale rarely seen by astronomers.

This is the first black hole found using gravitational lensing and the findings were published today (March 29) in the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Egy videó, amely bemutatja, hogyan fedeztek fel a csillagászok gravitációs lencsék segítségével a Nap tömegénél 30 milliárdszor nagyobb fekete lyukat egy 2 milliárd fényévnyire lévő galaxisban. Köszönetnyilvánítás: Durham Egyetem

Visszatekintés a kozmikus időben

Az általunk ismert legnagyobb fekete lyukak többsége aktív állapotban van, mivel a fekete lyuk közelébe húzott anyag felmelegszik, és energiát bocsát ki fény, röntgensugarak és egyéb sugárzás formájában.

A gravitációs lencsék lehetővé teszik az inaktív fekete lyukak tanulmányozását, ami jelenleg nem lehetséges a távoli galaxisokban. Ez a megközelítés lehetővé teheti a csillagászok számára, hogy felfedezzék az inaktív fekete lyukakat, amelyek nagyobb tömegűek, mint azt korábban gondolták, és megvizsgálják, hogyan nőnek ilyen tömegessé.

Ennek a felfedezésnek a története 2004-ben kezdődött, amikor a Durham Egyetem csillagásztársa, Alastair Edge professzor észrevette a gravitációs lencse óriási ívét az SGS-képek áttekintése során.

Gyorsan előre 19 év, és néhány nagyon nagy felbontású fotó segítségével[{” attribute=””>NASA’s Hubble telescope and the DiRAC COSMA8 supercomputer facilities at Durham University, Dr. Nightingale and his team were able to revisit this and explore it further.

Exploring the mysteries of black holes

The team hopes that this is the first step in enabling a deeper exploration of the mysteries of black holes, and that future large-scale telescopes will help astronomers study even more distant black holes to learn more about their size and scale.

Reference: “Abell 1201: detection of an ultramassive black hole in a strong gravitational lens” by J W Nightingale, Russell J Smith, Qiuhan He, Conor M O’Riordan, Jacob A Kegerreis, Aristeidis Amvrosiadis, Alastair C Edge, Amy Etherington, Richard G Hayes, Ash Kelly, John R Lucey and Richard J Massey, 29 March 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad587

The research was supported by the UK Space Agency, the Royal Society, the Science and Technology Facilities Council (STFC), part of UK Research and Innovation (UKRI), and the European Research Council.

This work used both the DiRAC Data Intensive Service (CSD3) and the DiRAC Memory Intensive Service (COSMA8), hosted by University of Cambridge and Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.