Astronomer, der anvender National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radioteleskop for at studere den fjerneste kendte kvasar, har fundet en fristende ledetråd, der muligvis kan besvare et langvarigt kosmisk kylling-og-æg-spørgsmål: som kom først, supermassive sorte huller eller gigantiske galakser?
I årevis har astronomer bemærket et direkte forhold mellem massen af en galakas centrale, supermassive sorte hul og den samlede masse af ”bule” af stjerner i dets kerne. Jo mere massivt det sorte hul, jo mere massivt udbuling. Forskere har spekuleret i vid udstrækning om, hvorvidt det sorte hul eller den stellare bule først blev dannet. For nylig har nogle teorier antydet, at de to kan danne sig samtidig.
Imidlertid viser de nye VLA-observationer af en kvasar og dens værtsgalakse, som de var, da universet var mindre end en milliard år gammel, at den unge galakse har et supermassivt sort hul, men ingen massiv bule af stjerner.
”Vi fandt en stor mængde gas i denne unge galakse, og når vi tilføjer massen af denne gas til den i det sorte hul, tilføjer de næsten den samlede masse af hele systemet. Dynamikken i galaksen indebærer, at der ikke er meget masse tilbage til at udgøre størrelsen på den stellare bule, der er forudsagt af nuværende modeller, ”sagde Chris Carilli fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Socorro, NM.
Forskerne studerede en kvasar kaldet J1148 + 5251, som ved mere end 12,8 milliarder lysår er den fjerneste kvasar, der endnu er fundet. Opdaget i 2003 af Sloan Digital Sky Survey, J1148 + 5251 er en ung galakse med en lys quasar-kerne, som den var, da universet kun var 870 millioner år gammel. Universet er nu 13,7 milliarder år gammelt.
Med henblik på VLA mod J1148 + 4241 i ca. 60 timer var forskerne i stand til at bestemme mængden af molekylær gas i systemet. Derudover var de i stand til at måle bevægelserne af denne gas og således estimere den samlede masse af det galaktiske system. Tidligere undersøgelser af systemet havde givet anslag på, at det sorte hul var 1 til 5 milliarder gange massen af vores Sol.
De nye VLA-observationer viser, at der er omkring 10 milliarder solmasser af molekylær gas i systemet, og at systemets samlede masse er 40-50 milliarder solmasser. Gassen og det sorte hul tegner sig således for 11-15 milliarder solmasser ud af det samlede beløb.
”Det accepterede forhold indikerer, at et sort hul i denne masse skal være omgivet af en stjernebulge med flere billioner solmasser. Vores dynamiske måling viser, at der ikke er meget masse tilbage, eksklusive det sorte hul og gassen, til at danne en stellar bule. Dette giver bevis for, at det sorte hul dannes før den stellare udbuelse, ”sagde Fabian Walter fra Max Planck-instituttet for radioastronomi i Heidelberg, Tyskland, som var en Jansky postdoktorisk stipendiat ved NRAO i Socorro, da observationer blev foretaget.
”Et eksempel gør sagen bestemt ikke, men i dette objekt har vi tilsyneladende et eksempel på et sort hul uden meget af en stellar bule. Nu er vi nødt til at foretage detaljerede undersøgelser af flere sådanne genstande i det fjerne, tidlige univers, ”sagde Carilli. "Med den enormt forbedrede følsomhed af den udvidede VLA og Atacama Large Millimeter Array (ALMA), som kommer på linje om et par år, vil vi have de værktøjer, vi har brug for til at løse dette spørgsmål endeligt," tilføjede Carilli.
”Undersøgelser som dette er nøglen til at forstå, hvordan galakser først dannede sig,” sagde Walter.
Walter og Carilli arbejdede sammen med Frank Bertoldi og Karl Menten fra Max Planck Institute i Bonn; Pierre Cox fra Institute of Space Astrophysics ved University of Paris-South; Fred K.Y. Lo af NRAO i Charlottesville, VA; Xiahui fan af University of Arizona's Steward Observatory; og Michael Strauss fra Princeton University, om projektet. Deres forskningsresultater offentliggøres i Astrophysical Journal Letters.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
