Beviserne stammer fra sammenligning af infrarøde baggrunde og røntgenstrålesignaler over den samme himmelstrækning.
Ved hjælp af data fra NASAs Chandra røntgenobservatorium og NASAs Spitzer-rumteleskop, som observerer i det infrarøde, har forskere konkluderet, at en af fem kilder, der bidrager til det infrarøde signal, er et sort hul.
”Vores resultater indikerer, at sorte huller er ansvarlige for mindst 20 procent af den kosmiske infrarøde baggrund, hvilket indikerer intens aktivitet fra sorte huller, der fodrer med gas under epoken af de første stjerner,” sagde Alexander Kashlinsky, en astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md.
Kosmologediagram oprettet til Guenther Hasinger, direktør for UH Institute for Astronomy. Kunst af Karen Teramura. Billedindsatskreditter: Kosmisk mikrobølgeovn Baggrund: NASA WMAP Science Team; Black hole blow up, AGN: NASA / JPL-Caltech; De første stjerner sprænger: NASA / JPL-Caltech, A. Kashlinsky (GSFC); Hubble Ultra Deep Field: NASA / ESA, S. Beckwith (STScI) og HUDF-teamet.
Den kosmiske infrarøde baggrund (CIB) er det kollektive lys fra en epoke, da strukturen først opstod i universet. Astronomer mener, at det stammede fra klynger af massive solskin i universets første stjernegenerationer såvel som sorte huller, der producerer store mængder energi, når de akkumulerer gas.
Selv de mest kraftfulde teleskoper kan ikke se de fjerneste stjerner og sorte huller som individuelle kilder. Men deres kombinerede glød, der rejser over milliarder af lysår, giver astronomer mulighed for at begynde at dechiffrere de relative bidrag fra den første generation af stjerner og sorte huller i det unge kosmos. Dette var på et tidspunkt, hvor dværg galakser samledes, fusionerede og voksede til majestætiske genstande som vores egen Mælkevejsgalakse.
”Vi ønskede at forstå arten af kilderne i denne tidsalder mere detaljeret, så jeg foreslog at undersøge Chandra-data for at undersøge muligheden for røntgenemission, der er forbundet med den klumpede glød fra CIB,” sagde Guenther Hasinger, direktør for instituttet til astronomi ved University of Hawaii i Honolulu og et medlem af studieteamet.
Hasinger drøftede resultaterne tirsdag på det 222. møde i American Astronomical Society i Indianapolis. Et papir, der beskriver undersøgelsen, blev offentliggjort i 20. maj-udgaven af The Astrophysical Journal.
Arbejdet begyndte i 2005, hvor Kashlinsky og hans kolleger, der studerede Spitzer-observationer, første gang så antydninger til en rest af glød. Glødet blev mere tydeligt i yderligere Spitzer-undersøgelser af det samme team i 2007 og 2012. Undersøgelsen fra 2012 undersøgte en region kendt som den udvidede groth strip, en enkelt godt studeret himmelblok i stjernebilledet Bootes. I alle tilfælde, når forskerne omhyggeligt trækkede alle kendte stjerner og galakser fra dataene, var det, der blev tilbage, en svag, uregelmæssig glød. Der er ingen direkte bevis for, at denne glød er ekstremt fjernt, men kendte karakteristika fører forskere til at konkludere, at det repræsenterer CIB.
I 2007 tog Chandra specielt dybe eksponeringer af den udvidede groth strip som en del af en multivølgelængdeundersøgelse. Langs en himmelstrimmel lidt større end fuldmåne overlapper de dybeste Chandra-observationer hinanden med de dybeste Spitzer-observationer. Ved hjælp af Chandra-observationer producerede hovedforsker Nico Cappelluti, en astronom ved National Institute of Astrophysics i Bologna, Italien, røntgenkort med alle de kendte kilder fjernet i tre bølgelængdebånd. Resultatet, parallelt med Spitzer-undersøgelserne, var en svag, diffus røntgenglød, der udgør den kosmiske røntgenbaggrund (CXB).
Sammenligningen af disse kort gjorde det muligt for teamet at bestemme, om uregelmæssighederne i begge baggrunde svingede uafhængigt eller samlet. Deres detaljerede undersøgelse viser, at svingninger ved de laveste røntgenstråler er i overensstemmelse med dem på de infrarøde kort.
”Denne måling tog os nogle fem år at gennemføre, og resultaterne kom som en overraskelse for os,” sagde Cappelluti, der også er tilknyttet University of Maryland, Baltimore County i Baltimore.
Processen svarer til at stå i Los Angeles, mens man ser efter tegn på fyrværkeri i New York. De individuelle pyroteknikker ville være for svage til at se, men at fjerne alle mellemliggende lyskilder ville tillade detektering af noget uopløst lys. At opdage røg ville styrke konklusionen, i det mindste en del af dette signal kom fra fyrværkeri.
For CIB- og CXB-kort ser dele af både infrarødt lys og røntgenstråler ud til at komme fra de samme himmelområder. Holdet rapporterer, at sorte huller er de eneste plausible kilder, der kan producere begge energier i de krævede intensiteter. Regelmæssige stjernedannende galakser, selv dem, der kraftigt danner stjerner, kan ikke gøre dette.
Ved at drille yderligere information fra dette baggrundslys leverer astronomerne den første folketælling af kilderne i starten af strukturen i universet.
”Dette er et spændende og overraskende resultat, der muligvis giver et første blik på æraen med den første galaksdannelse i universet,” sagde en anden bidragyder til undersøgelsen, Harvey Moseley, en senior astrofysiker ved Goddard. ”Det er vigtigt, at vi fortsætter dette arbejde og bekræfter det.”
via NASA