WASHINGTON - Nyt bevis fra NASAs Chandra røntgenobservatorium udfordrer rådende ideer om, hvordan supermassive sorte huller vokser i galaksernes centre. Astronomer har længe troet, at et supermassivt sort hul og bule af stjerner i midten af dens værtsgalakse vokser med samme hastighed - jo større bule, jo større er det sorte hul. En ny undersøgelse af Chandra-data har afsløret to nærliggende galakser, hvis supermassive sorte huller vokser hurtigere end selve galakserne.
Massen af et gigantisk sort hul i midten af en galakse er typisk en lille brøkdel (ca. 0,2 procent) af massen indeholdt i bule, eller region med tætpakede stjerner, der omgiver den. Målene for den seneste Chandra-undersøgelse, galakser NGC 4342 og NGC 4291, har sorte huller, der er 10 gange til 35 gange mere massive, end de burde sammenlignes med deres buler. De nye observationer med Chandra viser, at glorierne eller de massive kuverter med mørkt stof, hvor disse galakser bor, også er overvægtige.
Billedkredit: Røntgenbillede: NASA / CXC / SAO / A.Bogdan et al; Infrarød: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF
Den nye undersøgelse antyder de to supermassive sorte huller, og deres udvikling er bundet til deres halo af mørke stoffer, og de voksede ikke i takt med de galaktiske buler. I dette synspunkt er de sorte huller og mørke stoffer ikke overvægtige, men den samlede masse i galakserne er for lav.
”Dette giver os mere bevis på en forbindelse mellem to af de mest mystiske og mørkeste fænomener i astrofysik - sorte huller og mørk stof - i disse galakser,” sagde Akos Bogdan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Cambridge, Mass , der ledede den nye undersøgelse.
NGC 4342 og NGC 4291 ligger tæt på Jorden i kosmiske termer, i afstande på henholdsvis 75 millioner og 85 millioner lysår. Astronomer vidste fra tidligere observationer, at disse galakser er vært for sorte huller med relativt store masser, men astronomer er ikke sikre på, hvad der er ansvarlig for forskellen. Baseret på de nye Chandra-observationer er de imidlertid i stand til at udelukke et fænomen kendt som tidevandsstripping.
Tidevandstripping forekommer, når nogle af en galakas stjerner strippes væk af tyngdekraften under et tæt møde med en anden galakse. Hvis sådan tidevandsstripping havde fundet sted, ville glæderne også oftest have manglet. Fordi mørkt stof strækker sig længere væk fra galakserne, er det mere løst bundet til dem end stjernerne og er mere tilbøjeligt til at blive trukket væk.
For at udelukke stripping af tidevand brugte astronomer Chandra til at se efter bevis for varm, røntgenstråle, der udsender gas omkring de to galakser. Fordi trykket af varm gas - estimeret ud fra røntgenbilleder - afbalancerer tyngdekraften i alt stoffet i galaksen, kan de nye Chandra-data give information om mørke stof-glorier. Det blev fundet, at den varme gas var vidt distribueret omkring både NGC 4342 og NGC 4291, hvilket antyder, at hver galakse har en usædvanligt massiv mørke stof-glorie, og at denne tidevandsstripping er usandsynlig.
”Dette er det klareste bevis, vi har, i det nærliggende univers, for, at sorte huller vokser hurtigere end deres værtsgalakse,” sagde medforfatter Bill Forman, også fra CfA. ”Det er ikke, at galakserne er blevet kompromitteret af tæt møde, men i stedet havde de en slags arresteret udvikling.”
Hvordan kan massen af et sort hul vokse hurtigere end den stjernemasse i dens værtsgalakse? Undersøgelsens forfattere antyder, at en stor koncentration af gas, der langsomt roterer i det galaktiske centrum, er det, det sorte hul spiser meget tidligt i sin historie. Den vokser hurtigt, og når den vokser, stiger mængden af gas, som den kan hæve eller sluge, sammen med energiudbyttet fra optagelsen. Når det sorte hul når en kritisk masse, forhindrer udbrud, der drives af det fortsatte forbrug af gas, afkøling og begrænser produktionen af nye stjerner.
”Det er muligt, at det supermassive sorte hul nåede en heftig størrelse, før der overhovedet var mange stjerner i galaksen,” sagde Bogdan. ”Det er en markant ændring i vores måde at tænke på, hvordan galakser og sorte huller udvikler sig sammen.”
Disse resultater blev præsenteret den 11. juni på det 220. møde i American Astronomical Society i Anchorage, Alaska. Undersøgelsen er også blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal.
NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet til agenturets NASA's Science Mission Directorate i Washington. Smithsonian Astrophysical Observatory i Cambridge, Mass., Kontrollerer Chandras videnskabs- og flyveoperationer.
Genudgivet med tilladelse fra National Aeronautics and Space Administration.