新しいコンピュータモデルを使用して、天文学者はM87銀河の中心にあるブラックホールが以前考えられていたものの少なくとも2倍大きいと判断しました。太陽の質量の64億倍の重さで、これはまだ測定された中で最も重いブラックホールであり、この新しいモデルは、他の大きな近くの銀河で受け入れられているブラックホールの質量が同様の量だけ離れていることを示唆しています。これは銀河の形成と成長の理論に影響を与え、長年の天文学のパラドックスを解決するかもしれません。
テキサス大学オースティン校の天文学者Karl Gebhardt氏とマックスプランク地球物理学研究所のJens Thomas氏は、月曜日にカリフォルニア州パサデナで開催されたAmerican Astronomical Societyカンファレンスで彼らの発見を詳述しました。
銀河がどのように形成され成長するかを理解するために、天文学者は銀河の構成要素、大きさ、重さなど、今日の銀河に関する基本的な情報から始めます。天文学者はこの最後のカテゴリーである銀河の質量を、銀河内を周回する星の速度を計ることによって測定します。
トーマス氏によると、総質量の研究は重要であるが、「重要なポイントは、質量がブラックホール、星、または暗いハローのどちらにあるかを決定することです。どちらがどれかを見つけるには、洗練されたモデルを実行する必要があります。コンポーネントの数が多いほど、モデルは複雑になります。」
M87をモデル化するために、ゲブハートとトーマスは、世界で最も強力なスーパーコンピューターの1つであるオースティンのテキサス大学アドバンストコンピューティングセンターにあるテキサス大学のLonestarシステムを使用しました。 Lonestarは、5,840の処理コアを備えたDell Linuxクラスターであり、毎秒62兆の浮動小数点演算を実行できます。 （今日の最高水準のラップトップコンピューターは2つのコアを備えており、1秒あたり最大100億の浮動小数点演算を実行できます。）
Gebhardt and JensのM87モデルは、以前のモデルの銀河よりも複雑でした。これは、その星とブラックホールのモデル化に加えて、銀河の「暗いハロー」が考慮されているためです。銀河の神秘的な「暗黒物質」を含む目に見える構造。
「これまでは、ダークハローは重要であると常に考えていましたが、それを調査するためのコンピューティングリソースもありませんでした」とGebhardt氏は語った。 「以前はスターとブラックホールしか使用できませんでした。暗いハローを放り投げると、計算コストがかかりすぎ、スーパーコンピュータに行かなければなりません。」
Lonestarの結果は、以前のモデルが発見した数倍のM87のブラックホールの質量でした。 「私たちはそれをまったく期待していなかった」とゲブハートは言った。彼とイェンスは単に「そこにある最も重要な銀河」でモデルをテストしたかっただけだと彼は言った。
M87は非常に大規模で便利な近くに（天文学的に）、およそ30年前に中央のブラックホールを抱えるように提案された最初の銀河の1つでした。また、物質がブラックホールに近づくにつれて銀河の中心部に光を発するアクティブジェットがあり、天文学者はブラックホールが物質を引き付けるプロセスを研究できます。これらすべての要因により、M87は「超大質量ブラックホール研究のアンカー」になりました。
M87のこれらの新しい結果は、他の最近の研究と彼自身の最近の望遠鏡観測（準備中の出版物）からのヒントとともに、最も巨大な銀河のすべてのブラックホールの質量が過小評価されていると疑っています。
その結論は「ブラックホールが銀河とどのように関連するかについて重要である」とトーマスは言った。 「ブラックホールの質量を変更すると、ブラックホールと銀河の関係が変わります。」銀河とそのブラックホールの間には密接な関係があり、研究者は銀河が宇宙の時間をかけてどのように成長するかについての物理学を調査することができました。最も巨大な銀河のブラックホールの質量を増やすと、この関係が再評価されます。
近くの銀河のブラックホールの質量が大きいほど、クエーサーの質量に関するパラドックスも解決できます。非常に遠い銀河の中心にあるアクティブなブラックホールで、はるか昔の宇宙時代に見られました。材料が渦巻くにつれてクエーサーは明るく輝き、大量の放射線を放出してから、イベントの地平線（光をさえさえも逃れることができない領域）を通過します。
「クエーサーのブラックホールの質量が非常に大きいという長年の問題があります。100億の太陽の質量です」とGebhardtは言いました。 「しかし、地元の銀河では、それほど大きなブラックホールは見られませんでした。クエーサーの大衆が間違っていた前に疑いがあった」と彼は言った。しかし、「M87の質量を2、3回増やすと、問題はほとんどなくなります。」
今日の結論はモデルベースですが、ゲブハートは、ジェミニ北望遠鏡とヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡の新しい強力な機器を使用して、M87と他の銀河の新しい望遠鏡観測も行いました。同氏は、これらのデータはまもなく公開される予定であり、ブラックホールの質量に関する現在のモデルベースの結論を裏付けるものであると述べた。
銀河の暗いハローを将来望遠鏡で観測するために、テキサス大学オースティンのマクドナルド天文台にある比較的新しい装置が最適であるとGebhardtは述べています。 「ブラックホールの質量を得るためにハローを研究する必要がある場合、VIRUS-Pよりも優れた装置はありません」と彼は言った。装置は分光器です。天体からの光を構成要素の波長に分離し、オブジェクトの距離、速度、動き、温度などを読み取るために読み取ることができる署名を作成します。
VIRUS-Pは、空の非常に広い領域のスペクトルを取得できるため、ハロー研究に適しています。天文学者は、暗いハローが支配的な銀河中心から遠く離れた非常に低い光レベルに到達できます。これは、来たるホビー・エバリー望遠鏡暗黒エネルギー実験（HETDEX）のためのより大きなVIRUS分光器に入る技術をテストするために構築されたプロトタイプです。
出典：AAS、マクドナルド天文台
