Детекција супермасивне црне рупе са масом од 30 милијарди соларних термина кроз феномен савијања светлости

Астрономи предвођени Универзитетом Дурхам открили су једну од највећих црних рупа икада откривених, са масом више од 30 милијарди пута већом од Сунчеве, коришћењем гравитационог сочива и симулација суперкомпјутера у ДиРАЦ ХПЦ постројењу. Ова револуционарна технологија, која симулира светлост која путује кроз универзум, омогућила је истраживачима да прецизно предвиде путању светлости као што се види на стварним сликама свемирског телескопа Хабл. Откриће је објављено у Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва.

Тим астронома открио је једну од највећих црних рупа икада откривених, користећи предности феномена који се зове гравитационо сочиво.

Криволинијска гравитација светлости

Тим, предвођен Универзитетом Дурхам у Великој Британији, користио је гравитационо сочиво – где галаксија у првом плану савија и увећава светлост удаљеног објекта – а симулације суперкомпјутера у ДиРАЦ ХПЦ постројењу омогућиле су тиму да помно испита како се светлост савија од стране црне рупе унутар галаксије удаљене стотинама миља Милиони светлосних година од Земље.

Тим је симулирао светлост која путује кроз универзум стотине хиљада пута, при чему је свака симулација укључивала различиту масу[{“ 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.

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=-ИМУ1Е705го
Видео који показује како су астрономи користили гравитационо сочиво да открију црну рупу која је 30 милијарди пута већа од масе Сунца у галаксији удаљеној 2 милијарде светлосних година. Заслуге: Универзитет Дурхам

Гледајући уназад у космичко време

Већина највећих црних рупа за које знамо је у активном стању, јер се материја која се повлачи близу црне рупе загрева и ослобађа енергију у облику светлости, рендгенских зрака и другог зрачења.

Гравитационо сочиво омогућава проучавање неактивних црних рупа, што тренутно није могуће у удаљеним галаксијама. Овај приступ би могао омогућити астрономима да открију неактивне црне рупе које су масивније него што се раније мислило и да истраже како расту тако масивне.

Прича о овом открићу почела је 2004. године када је колега астроном са Универзитета у Дараму, професор Аластаир Едге, приметио џиновски лук гравитационог сочива када је прегледао СГС слике.

Премотајте унапред 19 година и уз помоћ неколико фотографија високе резолуције са[{“ 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.