TON 618 – czarna dziura o masie galaktyki

Jak duże mogą być czarne dziury? Astronomowie obecnie sugerują, że mogą osiągnąć „zdumiewająco duże” rozmiary, sięgające masy 100 miliardów Słońc lub nawet więcej. Odkrycie takich gigantycznych czarnych dziur może rzucić więcej światła na naturę znacznej części tajemniczej ciemnej materii, która stanowi cztery piąte całkowitej materii we Wszechświecie – stwierdzili naukowcy. TON 618 to czarna dziura będąca „gwiazdą” wśród czarnych dziur.

W centrach większości dużych galaktyk (jeśli nie wszystkich), znajdują się supermasywne czarne dziury o masach milionów, a nawet miliardów mas Słońca. Przykładowo, w sercu naszej galaktyki Drogi Mlecznej znajduje się Sagittarius A*, którego masa szacowana jest na około 4,3 – 4,5 miliona mas Słońca. Obecnie największa znana czarna dziura zasilająca kwazar TON 618 ma masę 66 miliardów mas Słońca. Gigantyczna wielkość TON 618 skłoniła naukowców do spekulacji, czy istnieją jeszcze większe czarne dziury i czy w ogóle istnieje górna granica ich rozmiarów.

ODKRYCIE

Ponieważ kwazary zostały rozpoznane dopiero w 1963 roku, natura tego obiektu była nieznana, kiedy po raz pierwszy zauważono go 6 lat wcześniej w ramach przeglądu słabych gwiazd (głównie białych karłów), które leżą z dala od płaszczyzny Drogi Mlecznej. Na płytach fotograficznych wykonanych za pomocą 0,7-metrowego teleskopu Schmidta w Obserwatorium Tonantzintla w Meksyku wyglądał na „zdecydowanie fioletowy” i został wymieniony jako numer 618 w katalogu Tonantzintla (stąd nazwa obiektu). Wykonane w 1970 roku badanie radiowe wykryło emisję radiową z TON 618 sugerując tym samym, że jest to kwazar. Marie-Helene Ulrich otrzymała następnie widma optyczne TON 618 w Obserwatorium McDonald, które pokazały linie emisyjne typowe dla kwazara. Z przesunięcia ku czerwieni linii Ulrich wywnioskowała, że TON 618 jest bardzo odległy, co czyni go jednocześnie jednym z najjaśniejszych znanych kwazarów.

Znajdujący się w pobliżu galaktycznego bieguna północnego w konstelacji Psów Gończych (tuż przy granicy z Warkoczem Bereniki), kwazar TON 618 jest dyskiem akrecyjnym intensywnie gorącego gazu wirującego wokół gigantycznej czarnej dziury w centrum galaktyki. Szacuje się, że światło pochodzące z kwazara ma około 10,4 miliarda lat. Otaczająca go galaktyka nie jest widoczna z Ziemi, ponieważ sam kwazar przyćmiewa ją intensywnym blaskiem. Przy absolutnej wielkości gwiazdowej równej -30,7 magnitudo, świeci z jasnością 140 bilionów Słońc, co czyni go jednym z najjaśniejszych znanych obiektów we Wszechświecie.

JAK DUŻA?

Podobnie jak inne kwazary, TON 618 posiada widmo zawierające linie emisyjne zimnych gazów znajdujących się znacznie dalej niż sam dysk akrecyjny. Linie te są niezwykle szerokie, co wskazuje, że gaz przemieszcza się niezwykle szybko. Linie wodoru beta pokazują, że porusza się on z prędkością około 7.000 km/s. Oznacza to, że centralna czarna dziura musi wywierać bardzo dużą siłę grawitacyjną. Na bazie tych obserwacji obliczono masę czarnej dziury TON 618, która wynosi co najmniej 66 miliardów mas Słońca. Jest to wartość ponad 6-krotnie większa niż masa Wielkiego Obłoku Magellana, nieco większa niż masa Galaktyki Trójkąta (50 mld mas Słońca) i większa niż wszystkich gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej, która jest szacowana na 64 miliardy mas Słońca (nie mylić z całkowitą masą zawierającą materię międzygwiezdną i przede wszystkim ciemną materię) i jednocześnie 15.300 razy większa niż masa Sagittariusa A*, centralnej czarnej dziury naszej galaktyki. Przy tak dużej masie TON 618 mieści się w nowej klasyfikacji ultramasywnych czarnych dziur (Ultra Massive Black Hole – UMBH). Czarna dziura o takiej masie jak TON 618 posiada promień Schwarzschilda mierzący 1300 j.a. (średnica około 390 miliardów kilometrów, ponad 40 razy większa od orbity Neptuna).

Dwa lata temu zasugerowano, że czarna dziura w galaktyce SDSS J140821.67+025733.2 może być zdecydowanie większa od TON 618. Jej masę oszacowano na 196 mld mas Słońca. Byłoby to ponad 3 razy więcej niż w przypadku głównej bohaterki tego wpisu. Nowa rekordzistka miałaby również ogromne rozmiary równe około 100 średnic orbity Plutona, czyli mniej więcej 1/8 roku świetlnego. Jednak pomiary tego obiektu obarczone są tak dużą niepewnością, że w zdecydowanej większości opracowań, TON 618 jest nadal uważana za rekordzistkę (chociaż również w jej przypadku istnieje pewien zakres niepewności).

1. https://www.space.com/black-holes-can-reach
2. https://www.sciencealert.com/this-absolute-monster
3. https://www.secretsofuniverse.in/5-most-massive-black-holes/

15 100 views