Peaaegu iga suure galaktika keskmes asub supermassiivne must auk. Aegruumi piirkonnas on gravitatsioon sedavõrd tugev, et sealt ei pääse välja isegi valgus. Nende ülimassiivsete objektide uurimine aitab teadlastel paremini mõista ka galaktikate arengut, kuna arvatakse, et mustad augud ning nende kodugalaktikad kasvavad ja arenevad koos.

Brasiilia Rio Grande do Suli Föderaalse Ülikooli astrofüüsiku Carlos Melo-Carneiro juhitud töörühm kirjeldab nüüd uut meetodit, mis võimaldab supermassiivsete mustade aukude massi täpsemalt kaaluda. Prooviks rakendasid nad meetodit galaktika uurimiseks, mis asub Maast umbes viie miljardi valgusaasta kaugusel. Tulemused näitasid, et selle galaktika südames peitub hiiglaslik must auk, mille mass ületab Linnutee keskmes asuva Sagittarius A* oma umbes 9000 korda.

Kahe tehnika paremad küljed

Tavaliselt võtavad astronoomid musta augu massi määramisel aluseks lähedalasuvate tähtede või gaasipilvede liikumiskiiruse. Mida kiiremini need selle ümber tiirlevad, seda massiivsem on ka must auk. Just nii kaaluti muu hulgas Sagittarius A*, mille eest anti 2020. aastal Nobeli füüsikaauhind. Kaugemate galaktikate puhul pole olnud aga teleskoobid piisavalt võimsad, et eristada musta augu lähedal üksikuid tähti.

Kaugemate mustade aukude massi hindamiseks on seni kasutatud meetodit, mis tugineb aktiivsetele galaktikatuumadele (AGN). Need tekivad, kui must auk neelab ümbritsevast galaktikast gaasi ja tolmu, mis kuumeneb ja hakkab eredalt helenduma. Helendusspektri põhjal on varasemalt tuletatud seos aktiivse galaktikatuuma ja musta augu massi vahel. Meetod on aga ebatäpne ja tugineb mitmetel eeldustel, mistõttu pole olnud need hinnangud kuigi täpsed.

Uus meetod ühendas endas kaks võimsat tehnikat: gravitatsiooniliseks läätseks nimetatava nähtuse ja täheparvede liikumise analüüsi. Melo-Carneiro ja tema kolleegid uurisid Kosmiline hobuserauana tuntud galaktikat. Tähekogum sai omal ajal oma nime selle järgi, et selle ümber paistab hobuserauakujuline valguslaik, mis on tegelikult veelgi kaugema galaktika moonutatud kujutis. Esiplaanil asuva massiivse galaktika gravitatsioon painutab ja võimendab tagaplaanil oleva galaktika valgust, luues nii-öelda kosmilise luubi.

Töörühm kasutas Hubble'i kosmoseteleskoopi ja Euroopa Lõunaobservatooriumi Väga Suurt Teleskoopi, et mõõta tähtede ja gaasi liikumiskiirust Kosmilise hobuseraua galaktika keskmes. Kuigi astronoomid ei suutnud üksikuid tähti taas eristada, andsid teleskoopide kogutud andmed siiski teavet nende keskmise kiiruse kohta. Pannes selle kokku gravitatsiooniläätse andmetega, lõid teadlased arvutimudeli, mis võimaldas musta augu massi määrata senisest oluliselt täpsemalt, umbes 35-protsendilise veamääraga.

Väike raputus

Avastatud must auk paigutus oma massi poolest ülimassiivsete mustade aukude (UMBH) kategooriasse, mille mass ületab viis miljardit Päikese massi. Tegu on seega ühe kõige massiivsema taolise kehaga, mis eales leitud. Töö autorite hinangul kuulub see kindlasti kõige raskemate teadaolevate mustade aukude esikümnesse. Kuna paljud varasemad mõõtmised on olnud kaudsed ja suure veamääraga, võib olla see ka kõige raskem omataoline.

Teadlaste sõnul on avastatud must auk ka oluliselt massiivsem, kui võiks oodata selle kodugalaktika LRG 3-757 suuruse põhjal. Astronoomid on varem märganud, et supermassiivse musta augu mass on tavaliselt tihedalt seotud tähtede kiiruste hajuvusega galaktika keskmes – mida massiivsem on must auk, seda kiiremini ja kaootilisemalt tähed liiguvad. Kosmilise hobuseraua must auk kaldub sellest seaduspärast aga oluliselt kõrvale. Sama on märgatud mitmete teiste kõige heledamate parvegalaktikate ja teiste massiivsete galaktikate puhul

Ühe võimaliku selgitusena pakuvad teadlased välja, et LRG 3-757 võib olla osa niinimetatud fossiilgrupist. Galaktikaparvest, milles ühinesid väiksemad galaktikad aja jooksul üheks suureks galaktikaks. Nende ühinemiste käigus liitusid omavahel ka galaktikate keskel asunud mustad augud, moodustades lõpuks ühe erakordselt massiivse musta augu.

Tulevased vaatlused uute ja võimsamate teleskoopidega, nagu Euroopa Kosmoseagentuuri Euclidi kosmoseteleskoop ja maapealne Erakordselt Suur Teleskoop (ELT), võivad aidata neid teooriaid kontrollida ja leida veelgi enam sarnaseid kaugeid musti auke.

Uuring ilmus Kuningliku Astronoomia Seltsi toimetistes.