Hvad får et monster-sort hul i en galaksehjerte til at tænde og begynde at stråle kraftigt? Europæiske astronomer antyder en grund udover galakakollisioner.
I en overraskelsesmeddelelse tidligere i dag (13. juli) sagde European Southern Observatory, at monster sorte huller - de giganter med millioner eller milliarder af solmasser, der antages at lurer i hjertet af de fleste galakser - har en mekanisme til at blive aktiv andet end galakse kollisioner.
Før dette blev galaksekollisioner antaget at få supermassive sorte huller til at begynde at suge ind omgivende gas, støv og stjerner - udløse voldelige udbrud i en galakas kerne - markering af overgangen fra en stille galakse, ligesom vores Mælkevej, til en aktiv galakse. Her er hvad ESO sagde.
En ny undersøgelse, der kombinerer data fra ESOs Very Large Telescope og ESAs XMM-Newton røntgenrumsobservatorium har vist en overraskelse. De fleste af de enorme sorte huller i centrum af galakser i de sidste 11 milliarder år blev ikke tændt ved fusioner mellem galakser, som man tidligere havde troet.
Denne konklusion er resultatet af en ny undersøgelse af mere end 600 aktive galakser i et himmelbund kaldet COSMOS-feltet. Intensiv undersøgelse af denne region viser sandsynligheden for, at galakernes kerner og deres lurende sorte huller bliver aktive på grund af processer - såsom skiveinstabilitet og starburst - i de enkelte galakser. Resultaterne af undersøgelsen vises i en juli 2011-udgave af The Astrophysical Journal.
Galaksen NGC 4945 er et eksempel på en galakse med en aktiv kerne. Billedkredit: ESO / IDA et al
NGC 5256, også kendt som Markarian 266, er et slående eksempel på to diskgalakser, der er ved at slå sig sammen, hver med en aktiv galaktisk kerne. En ny undersøgelse antyder, at de aktive kerner ikke blev udløst af fusionen, men af processer i hver galakse. Billedkredit: NASA / ESA et al
COSMOS-feltet er et område, der er cirka ti gange fuldmånen i stjernebilledet Sextans. Det er en af de mest studerede dele af himlen med teleskoper på jorden og i rummet. Billedkredit: ESO, IAU, Sky og Telescope
I mange galakser, inklusive vores egen Mælkevej, er det centrale sorte hul stille. Men i nogle galakser, især tidligt i universets historie, hvor galakser var tæt pakket sammen, antages det centrale sorte hul at feste på materiale, der afgiver intens stråling, når det falder ned i det sorte hul.
Processen, der aktiverer et sovende sort hul - der drejer sin galakse fra stille til aktiv - har været et mysterium inden for astronomi. Hvad udløser de voldelige udbrud i en galakas centrum, som derefter bliver en aktiv galaktisk kerne? Indtil nu troede mange astronomer, at de fleste af disse aktive kerner var tændt, når to galakser fusionerede, eller når de passerede tæt på hinanden, og det forstyrrede materiale blev brændstof til det centrale sorte hul. Resultaterne af den nye undersøgelse viser, at denne idé kan være forkert for mange aktive galakser.
Synligt lys videfeltbillede af COSMOS-feltet markeret med det blå firkant. Billedkredit: ESO og Digitaliseret Sky Survey 2, Davide De Martin
Nogle af de aktive galakser med supermassive sorte huller i deres centre - brugt i den nye undersøgelse - er markeret med røde kryds på dette billede af COSMOS-feltet. Billedkredit: CFHT / IAP / Terapix / CNRS / ESO
For at se nærmere på aktive galakser fokuserede astronomer på et plaster af himmel kaldet COSMOS-feltet - et område, der er cirka ti gange så meget som fuldmånen, i stjernebilledet Sextans (The Sextant). Astronomer har brugt et væld af teleskoper til at kortlægge det på forskellige bølgelængder, så en række undersøgelser og undersøgelser kunne drage fordel af denne rigdom af data.
Tilstedeværelsen af aktive galaktiske kerner afsløres af røntgenstråler udsendt fra omkring det sorte hul. Marcella Brusa, en af forfatterne til undersøgelsen, sagde:
Det tog mere end fem år, men vi var i stand til at levere en af de største og mest komplette fortegnelser over aktive galakser på røntgenhimmelen.
Holdet fandt, at aktive kerner hovedsagelig befinder sig i massive galakser med masser af mørkt stof. Dette var en overraskelse og ikke i overensstemmelse med forudsigelsen fra teorien - hvis de fleste aktive kerner var en konsekvens af fusioner og kollisioner mellem galakser, så skulle de findes i galakser med moderat masse (ca. en billion gange solens masse). Men holdet fandt, at de fleste aktive kerner bor i galakser med masser, der er omkring 20 gange større, end hvad fusionsteorien forudsiger.
Arbejde, der blev offentliggjort sidste år fra NASA / ESA Hubble-rumteleskopet, viste, at der ikke var nogen stærk forbindelse mellem aktive kerner i galakser og fusioner i en prøve af relativt tæt galakser. Denne undersøgelse kiggede omkring otte milliarder år tilbage i fortiden, men det nye arbejde skubber denne konklusion tre milliarder år videre til et tidspunkt, hvor galakser blev pakket endnu tættere sammen.
Viola Allevato, hovedforfatter på papiret, sagde:
Disse nye resultater giver os en ny indsigt i, hvordan supermassive sorte huller starter deres måltider. De indikerer, at sorte huller normalt fødes af processer i selve galaksen, såsom skiveinstabiliteter og starburst, i modsætning til galakskollisioner.
Alexis Finoguenov, der overvågede arbejdet, konkluderede:
Selv i den fjerne fortid, op til næsten 11 milliarder år siden, kan galakse-kollisioner kun udgøre en lille procentdel af de moderat lyse aktive galakser. På det tidspunkt var galakser tættere på hinanden, så fusioner forventedes at være hyppigere end i den nyere fortid, så de nye resultater er desto mere overraskende.
Kæmpe antal meget svage galakser er synlige i dette dybe billede af COSMOS-feltet. Billedkredit: CFHT / IAP / Terapix / CNRS / ESO
Nederste linje: Selv i det tidlige univers, da galakser blev pakket tæt sammen, var kollisioner sandsynligvis ikke ansvarlige for at tænde supermassive sorte huller og derved skabe aktive galaktiske kerner, ifølge en undersøgelse fra European Southern Observatory astronomer, der kiggede nøje på mere end 600 aktive galakser i et plaster af himmel kaldet COSMOS-feltet. Resultaterne af deres undersøgelse vises i en juli 2011-udgave af The Astrophysical Journal.