Астрономы повторно измерили массу центральной черной дыры в галактике Holmberg 15A на основе данных о кинематике звезд в ее ядре. Новая оценка массы оказалась почти в два раза меньше предыдущей, однако черная дыра все еще остается одной из двух наиболее тяжелых сверхмассивных черных дыр в Местной Вселенной.
Для того, чтобы лучше понимать процессы роста сверхмассивных черных дыр и влияние их активности на свойства и эволюцию родительских галактик, необходимо обладать достаточно точными данными о их массах, которые могут быть измерены разными методами. Большинство из них, такие как соотношение массы черной дыры с дисперсией скоростей звезд в ядре, являются косвенными, лишь для немногих галактик измерения были сделаны напрямую, путем исследований кинематических свойств газа и звезд вблизи черной дыры.
Holmberg 15A представляет собой одну из галактик, для которой проводились измерения массы центральной черной дыры различными методами, в том числе и на основе кинематики звезд, что давало последнюю оценку массы на уровне сорока миллиардов масс Солнца. Это эллиптическая массивная галактика, которая также оказалась самой яркой галактикой скопления Abell 85 на красном смещении 0,0555. Однако низкая поверхностная яркость ядра создает сложности для получения хороших данных спектроскопии, что порождает споры о размерах ядра галактики и свойствах черной дыры.
Группа астрономов во главе с Эмили Липольд (Emily R. Liepold) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа данных спектроскопических наблюдений за центральной зоной галактики Holmberg 15A при помощи инструмента KCWI, установленного на одном из телескопов наземной обсерватории Кека в период с 2018 по 2021 год. Данные о распределении скоростей звезд сравнивались с результатами моделирований для определения массы черной дыры и свойств галактики.
Новая оценка массы сверхмассивной черной дыры составила 21,6 миллиарда масс Солнца, что сопоставимо с массой черной дыры в наиболее яркой галактике NGC 4889 в скоплении Кома. Несмотря на то, что повторная подгонка данных моделирований к наблюдениям дает массу на уровне 25,5 миллиарда масс Солнца, это все равно сильно меньше, чем предыдущая оценка. Однако черная дыра в Holmberg 15A вместе с черной дырой из галактики NGC 4889 остаются наиболее массивными черными дырами в Местной Вселенной. Сфера гравитационного влияния черной дыры в Holmberg 15A обладает радиусом 10,5 тысячи световых лет.
Полная звездная масса галактики оценивается на уровне 2,89×1012 масс Солнца, а масса темной материи в пределах 163 тысяч световых лет от центра — в 2,56×1012 масс Солнца. Отношение звездной массы к светимости галактики согласуется с предсказаниями моделей звездной популяции в массивных эллиптических галактиках. При этом Holmberg 15A оказывается выше зависимости между массой черной дыры и дисперсией звездных скоростей, что говорит о том, что для массивных галактик в Местной Вселенной дисперсия звездных скоростей может быть менее важным индикатором динамической массы черной дыры, чем звездная масса или радиус ядра галактики.
Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Автор: Александр Войтюк