Populární kosmická Podkova. Kredit: Wikimedia Commons, ESA/Hubble & NASA.

Kosmická Podkova je sexy gravitační čočka v souhvězdí Lva. Je krásná, ale vzdálená asi 5,6 miliard let, takže jsme si na její objev počkali do roku 2007. Jde o dvě galaxie, přičemž čočkující galacie, ta, která je v popředí, galaxie LRG 3-757, je dechberoucí behemot, jehož hmota stokrát převyšuje hmotu Mléčné dráhy, která přitom sama o sobě patří spíše mezi větší galaxie. Nejsou to ale všechny superlativy, co se s touto galaxií, jednou z největších ve známém vesmíru pojí.

Thomas Collett. Kredit: University of Portsmouth.

Carlos Melo-Carneiro z University of Portsmouth a jeho kolegové zjistili, že gravitační čočka Podkovy, galaxie LRG 3-757, ukrývá supermasivní černou díru o hmotnosti 36 miliard Sluncí. To je vážně hodně miliard Sluncí i na poměry hlubokého vesmíru. Jak říká Thomas Collett z týmu autorů, s touto velikostí jde o ultramasivní černou díru, nepochybně jednu z první desítky a dost možná vůbec nejhmotnější známou (ultramasivní) černou díru.

Určování hmotnost gigantických černých děr není vůbec jednoduché. Obvykle jde o nepřímé odhady s obrovským rozptylem, takže vlastně nevíme, která ultramasivní černá díra je ta nejhmotnější. Černá díry z Podkovy se teď ale každopádně stala jedním z horkých kandidátů.

Vědci totiž použili nový přístup pro určení hmotnosti černé díry, který představuje kombinaci gravitačního čočkování a kinematiky hvězd, která je pro podobné případy „zlatým standardem,“ ale funguje jen u velmi blízkých galaxií, protože je nutné rozeznávat hvězdy v blízkosti černé díry, jejíž hmotnost odhadujeme.

Jak říká Melo-Carneiro, u galaxií vzdálených tak, jako je čočkující galaxie Podkovy LRG 3-757, jsme doposud typicky odhadovali hmotnost centrální černé díry podle akrece okolní hmoty, což je velmi nepřesné a současně možné pouze u intenzivně aktivních černých děr. V kombinace se silným gravitačním čočkováním lze použít kinematiku hvězd i u vzdálených galaxií, což je podstatně přesnější.

Logo. Kredit: University of Portsmouth.

Samozřejmě je nápadné, že jedna z největších galaxií hostí jednu z největších ultramasivních černých děr. Současně jde o takzvanou fosilní skupinu galaxií (fossil group), závěrečné stádium vývoje soustavy galaxií, v němž obrovská galaxie v průběhu času sežrala všechny menší okolní galaxie i s jejich černými dírami.

Vztah mezi galaxiemi a jejich centrálními černými dírami je stále nejasný a vědci prahnou po tom, aby ho více pochopili. Proto je úspěch týmu, který vedl Melo-Carneiro, velmi důležitý a podpoří výzkum v tomto směru.

Video: Tom Collett: Strong gravitational lensing as a cosmological probe

Literatura

Royal Astronomical Society 7. 8. 2025.

MNRAS 541: 2853–2871.