Pozornie niepozorna galaktyka karłowata krążąca wokół naszej Drogi Mlecznej odkryła zaskakującą tajemnicę dzięki pracom studentów astronomii z Uniwersytetu w Teksasie. Ich badania, które pierwotnie były zadaniem domowym, nieoczekiwanie ujawniły, że Segue 1, mała galaktyka oddalona o zaledwie 75 000 lat świetlnych, nie jest tak prosta, jak się wydaje. Nie jest spajana głównie przez ciemną materię, jak wcześniej sądzili naukowcy, ale przez masywną, nieznaną wcześniej supermasywną czarną dziurę.
Czarna dziura znacznie większa, niż oczekiwano
Przez lata naukowcy wierzyli, że grawitacja Segue 1 jest wspierana przez rozległe halo ciemnej materii, nieuchwytnej substancji, która nie emituje światła i stanowi dużą część Wszechświata. Jednakże prace studentów opublikowane w The Astrophysical Journal Letters pokazują, że czarna dziura o masie szacowanej na 450 000 mas Słońca jest główną siłą spajającą galaktykę. To znaczące odkrycie, ponieważ masa czarnej dziury jest około dziesięć razy większa niż łączna masa wszystkich gwiazd w Segue 1.
Kluczową rolę w tym odkryciu odegrał Nathan Lijuan, absolwent Uniwersytetu Teksasu w San Antonio. Do analizy zachowania galaktyki wykorzystał zaawansowane techniki modelowania komputerowego, których nauczył się na kursie Dynamiki Galaktycznej i Grawitacyjnej.
Jak uczniowie ujawnili prawdę
Zajęcia, prowadzone przez profesorów Carla Gebhardta (UT Austin) i Richarda Anantua (UT San Antonio), podzielili się na grupy, aby symulować różne scenariusze dla Segue 1. Jedna grupa w szczególności skupiła się na możliwości istnienia czarnej dziury. Aby wyizolować efekty grawitacyjne fazy 1, uczniowie najpierw usunęli gwiazdy podlegające grawitacji Drogi Mlecznej. Następnie zbadali prędkość i kierunek pozostałych gwiazd i odkryli, że te bliżej centrum poruszają się po szybkich, gęstych orbitach, co silnie wskazuje na obecność czarnej dziury. Modele zawierające czarną dziurę znacznie lepiej pasowały do obserwowanych ruchów gwiazd Segue 1.
Implikacje dla zrozumienia galaktyk
Odkrycie to rodzi ważne pytania dotyczące naszego zrozumienia galaktyk karłowatych i roli czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie. Sugeruje to, że supermasywne czarne dziury mogą występować częściej w małych galaktykach, niż wcześniej sądzono. Niezwykła masa czarnej dziury w porównaniu z masami gwiazd w galaktyce sugeruje, że Segue 1 mogła być większą galaktyką, która straciła większość swojego gazu i przestała tworzyć gwiazdy w wyniku interakcji z Drogą Mleczną.
Odkrycie to znajduje także odzwierciedlenie w ostatnich odkryciach dokonanych za pomocą Teleskopu Jamesa Webba, który zidentyfikował „małe czerwone kropki” – obiekty we wczesnym Wszechświecie, które wydają się być masywnymi czarnymi dziurami otoczonymi zaledwie kilkoma gwiazdami. Niektórzy badacze uważają, że obiekty te mogą być „gwiazdami czarnych dziur”, gigantycznymi kulami gazu otaczającymi czarne dziury.
To badanie stanowi mocne przypomnienie, że nowe pomysły mogą wyniknąć z ponownego rozważenia istniejących danych.
Kolejnym krokiem Lihuang planuje wykorzystanie zaawansowanych symulacji komputerowych i sztucznej inteligencji do zbadania innych galaktyk karłowatych, które wcześniej uważano za dominujące ciemną materię, co potencjalnie odkryje dalsze niespodzianki dotyczące składu i ewolucji naszego Wszechświata. Odkrycie dostarcza cennych wskazówek na temat ewolucji galaktyk, a być może samego Wszechświata – w krajobrazie, w którym masywne czarne dziury mogą odgrywać bardziej znaczącą rolę, niż początkowo sądzono.
