Маса чорної діри в центрі галактики NGC 1332, віддаленої на 73 мільйони світлових років від Землі, вимірена з рекордною точністю.
У центрі багатьох галактик існують надмасивні чорні діри, маса деяких з них оцінюється в мільярди мас Сонця. Вивчаючи еволюцію галактик, астрофізики звертають особливу увагу на ставлення маси галактики до маси чорної діри.
Щоб визначити масу надмасивної чорної діри, треба виміряти силу її гравітаційного впливу на навколишні зірки і хмари газу і пилу. Для цього досліджують їх рух у безпосередній близькості від чорної діри, оскільки на значній відстані від неї великий внесок у гравітацію роблять інші зірки і темна матерія. Адже, незважаючи на свою гігантську масу, в масштабах галактики чорна діра всього лише піщинка в центрі, її частка в загальній масі галактики не перевищує одного відсотка.
У Галактиці потужні наземні телескопи, які використовують адаптивну оптику, дозволяють отримувати зображення окремих зірок поблизу її центру і точно відстежувати їх траєкторії з плином часу. Інші галактики розташовані занадто далеко, щоб розрізнити рух окремих зірок. Тому точний вимір мас чорних дір є складним завданням навіть для найпотужніших телескопів на Землі або в космосі.
Використовуючи радіотелескоп ALMA, розташований у чилійській пустелі Атакама на висоті декількох кілометрів, астрономи змогли з великою точністю вивчити рух диска холодного міжзоряного газу, що охоплює надмасивну чорну діру в центрі галактики NGC 1332. ALMA являє собою 66 окремих радіотелескопів, об'єднаних в єдиний радіоінтерферометр. На сьогоднішній день це найбільший наземний радіотелескоп. Він дозволив розрізнити деталі структури диска близько 16 світлових років і виміряти обертання диска в межах «сфери впливу» чорної діри - області радіусом приблизно 80 світлових років, де її гравітація переважає.
Швидкість руху газу вимірювали за ефектом Доплера у спектрі випромінювання окису вуглецю (СО). Досліджуваний газовий диск видно збоку, тому одна його половина віддаляється від нас і довжина хвилі випромінювання через це збільшується - «червоніє», інша навпаки наближається, і довжина хвилі випромінювання зменшується «синьє». За ступенем зміни частоти можна розрахувати швидкість руху. Подібним способом визначається швидкість автомобіля за допомогою радара. Вимірені швидкості в деяких областях диска перевищували 500 кілометрів на секунду.
Порівнюючи отримані дані з результатами моделювання, астрономи підрахували, що чорна діра в центрі NGC 1332 має масу в 660 мільйонів разів більше, ніж наше Сонце (плюс або мінус десять відсотків). Це приблизно в 150 разів більше маси чорної діри в центрі Чумацького Шляху. На сьогоднішній день це один з найбільш точних вимірювань маси чорної діри. Результати роботи опубліковані в журналі Astrophysical Journal Letters. Зазначимо, що попередні дослідження NGC 1332 наземними і космічними телескопами дали дуже різні оцінки для маси чорної діри, від 500 мільйонів до 1,5 мільярда мас Сонця.
За матеріалами прес-релізу обсерваторії ALMA