Črne luknje so na voljo v vsaj dveh velikostih: majhni in veliki. Majhne črne luknje nastanejo iz zvezd. Ko velika zvezda doseže konec svojega življenja, se običajno konča v supernovi. Preostalo jedro se nato pod lastno težo zruši in tvori črno luknjo ali nevtronsko zvezdo. Majhne črne luknje z zvezdno maso so običajno desetine sončnih mas. V središčih galaksij se skrivajo velike črne luknje. Te supermasivne črne luknje so lahko milijone ali milijarde sončnih mas. Nastali so v zgodnjem vesolju in sprožili nastanek in razvoj galaksij okoli sebe.
Velikosti znanih črnih lukenj. Zasluge: NASA/JPL-Caltech
Morda pa se črne luknje pojavljajo tudi v srednjih. Te črne luknje vmesne mase (IMBH) lahko zraste iz hitrega združevanja črnih lukenj zvezdne mase in bi bilo na stotine ali tisoče sončnih mas. Dolgo je veljalo, da se lahko črne luknje srednje mase oblikujejo v srcih kroglastih kopic.
Kroglaste kopice so goste zvezdne kopice, ki običajno vsebujejo na stotine tisoč zvezd. Nastale so v zgodnji zgodovini vesolja in so morda starejše od samih galaksij. Ker so kroglaste kopice gosto zapakirane, se njihove zvezde pogosto bližajo. Ti preleti ponavadi poganjajo manjše, manj masivne zvezde proti zunanjim predelom kopic, bolj masivne zvezde pa proti središču. Tako je možno, da bi se zvezde v jedru kroglaste kopice lahko združile in ustvarile črno luknjo vmesne mase.
Vendar je težko dokazati, da IMBH obstajajo. Kroglasti grozdi so tako gosti, da je težko preučiti njihova osrednja območja. In če kroglaste kopice vsebujejo vmesne črne luknje, so prestare, da bi bile zelo aktivne, zato jih ne moremo identificirati po stvareh, kot so curki. Posledično imamo le nekaj potencialnih kandidatov za IMBH. Pred kratkim si je ekipa ogledala kroglasto kopico NGC 6397, ki je Zemlji najbližje. Kar so ugotovili, je bilo precej presenetljivo.
Vrzel v orbitalnih hitrostih kaže, da IMBH ni. Zasluge: Vitral & Mamon
Ker je kroglasta kopica tako gosta, je ekipa pogledala linijske spektre iz kopice, da bi določila gibanje zvezd v kopici. Ko zvezde krožijo okoli jedra kroglaste kopice, njihovo gibanje glede na Zemljo povzroči premik njihovih linijskih spektrov zaradi Dopplerjevega učinka. Tudi brez opazovanja posameznih zvezd bi ekipa lahko dobila statistično porazdelitev njihovega gibanja.
Če je bila črna luknja srednje mase v središču NGC 6397, bi morale biti zvezdne hitrosti enakomerno porazdeljene, pri čemer bi osrednje zvezde krožile hitreje kot tiste na obrobju. Namesto tega je ekipa našla dinamično vrzel v gibanju zvezd. To kaže na idejo, da v grozdu ni osrednje mase. Namesto tega je osrednje območje verjetno polno belih pritlikavk, nevtronskih zvezd in črnih lukenj zvezdne mase.
Čeprav lahko številne kroglaste kopice vsebujejo vmesno črno luknjo, zdaj vemo, da to ni vedno tako. Ta najnovejša študija kaže, da je dinamika nastajanja črnih lukenj zapletena in da se moramo še veliko naučiti.
Referenca:Vitral, Eduardo in Gary A. Mamon. “ Ali NGC 6397 vsebuje črno luknjo srednje mase ali bolj razpršeno notranjo podgručo? 'Astronomija in astrofizika646 (2021): A63.
