Een team van wetenschappers van de Faculteit der Natuurkunde en het Sternberg State Astronomical Institute, MSU, het leiden van een internationale samenwerking met leden uit Europa, Chili, de VS en Australië ontdekten een superzwaar zwart gat in het centrum van de Fornax-melkweg. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society logboek.

Fornax UCD3 maakt deel uit van een Fornax-sterrenstelselcluster en behoort tot een zeer zeldzame en ongebruikelijke klasse van sterrenstelsels, ultracompacte dwergen. De massa van dergelijke dwergstelsels bereikt enkele tientallen miljoenen zonnemassa's, en de straal is doorgaans niet groter dan 300 lichtjaar. Deze verhouding tussen massa en grootte maakt UCD's de dichtste stellaire systemen in het universum.

"We hebben een superzwaar zwart gat ontdekt in het centrum van Fornax UCD3. De massa van het zwarte gat is 3,5 miljoen die van de zon, vergelijkbaar met het centrale zwarte gat in onze eigen Melkweg, " legde Anton Afanasiev uit, de eerste auteur van het artikel, een student van het departement van de Faculteit der Natuurkunde, MSU.

In de loop van de studie, de wetenschappers gebruikten de met SINFONI verzamelde gegevens, een infrarood integrale veldspectrograaf geïnstalleerd op een van de 8,2-meter VLT-telescopen in Chili die worden geëxploiteerd door de European Southern Observatory. Na analyse van de waargenomen spectra, de auteurs hebben de afhankelijkheid afgeleid tussen stellaire snelheidsverspreiding en straal in Fornax UCD3. Velocity dispersion kwantificeert de gemiddelde variatie tussen de individuele stellaire gezichtslijnsnelheid en de gemiddelde snelheid van de gehele stellaire populatie. In de aanwezigheid van een massief lichaam zoals een zwart gat, de sterren worden beïnvloed door de zwaartekracht en versnellen in verschillende richtingen. Vanwege dat, hun gemiddelde snelheid groeit niet, maar de spreiding neemt aanzienlijk toe. Dit is precies het effect dat in dit melkwegstelsel werd waargenomen:de snelheidsspreiding in het centrum ervan is zo hoog dat dit alleen kan worden verklaard door de aanwezigheid van een massief centraal zwart gat.

Daarna, de wetenschappers vergeleken de afhankelijkheid van snelheid en dispersie met dynamische modellen gebaseerd op verschillende aannames van de massa van zwarte gaten. Ze ontdekten dat het model dat suggereert dat de massa van het zwarte gat gelijk is aan 3,5 miljoen zonsmassa's het best overeenkwam met de waarnemingen. Ze hielden ook rekening met de mogelijkheid dat daar helemaal geen zwart gat aanwezig was, maar die hypothese werd uitgesloten met de statistische significantie van (99,7 procent).

Het door de auteurs ontdekte zwarte gat is het vierde dat ooit in UCD's is gevonden en komt overeen met 4 procent van de totale massa van sterrenstelsels. In gemiddelde sterrenstelsels, deze verhouding is aanzienlijk lager (ongeveer 0,3 procent). Hoewel er weinig voorbeelden bekend zijn, het bestaan ​​van massieve zwarte gaten in UCD's is een sterk argument voor de getijdenoorsprong van dergelijke sterrenstelsels. Volgens deze hypothese is een melkwegstelsel van gemiddelde grootte passeerde een grotere en massievere in een bepaald stadium van zijn evolutie, en als gevolg van de invloed van getijdenkrachten, verloor de meerderheid van zijn sterren. De resterende compacte kern is geworden wat we kennen als een ultracompacte dwerg.

"Om met volledige zekerheid te kunnen zeggen dat deze hypothese juist is, we moeten meer superzware zwarte gaten in UCD's ontdekken. Dit is een van de vooruitzichten van dit werk.

Bovendien, een vergelijkbare methode kan worden toegepast op meer massieve en minder dichte compacte elliptische sterrenstelsels. In een van onze volgende werken, we zullen de populatie van centrale zwarte gaten in dit soort objecten bestuderen, ’ concludeerde de wetenschapper.