Fra en NASA-pressemeddelelse:
En ny undersøgelse fra NASAs Chandra X-ray Observatory fortæller forskere, hvor ofte de største sorte huller har været aktive i de sidste par milliarder år. Denne opdagelse tydeliggør, hvordan supermassive sorte huller vokser og kan have konsekvenser for, hvordan det gigantiske sorte hul i midten af Mælkevejen vil opføre sig i fremtiden.
De fleste galakser, inklusive vores egne, menes at indeholde supermassive sorte huller i deres centre med masser, der spænder fra millioner til milliarder gange solens masse. Af grunde, som ikke helt forstås, har astronomer fundet, at disse sorte huller udviser en lang række aktivitetsniveauer: fra sovende til bare sløv til praktisk talt hyper.
De mest livlige supermassive sorte huller producerer hvad der kaldes “aktive galaktiske kerner” eller AGN ved at trække store mængder gas ind. Denne gas opvarmes, når den falder ind og lyser godt i røntgenlys.
”Vi har fundet ud af, at kun ca. en procent af galakser med masser svarende til Mælkevejen indeholder supermassive sorte huller i deres mest aktive fase,” sagde Daryl Haggard fra University of Washington i Seattle, WA og Northwestern University i Evanston, IL , der førte undersøgelsen. ”At prøve at finde ud af, hvor mange af disse sorte huller der er aktive til enhver tid, er vigtigt for at forstå, hvordan sorte huller vokser inden for galakser, og hvordan denne vækst påvirkes af deres miljø.”
Denne undersøgelse involverer en undersøgelse kaldet Chandra Multiwavelength Project, eller ChaMP, der dækker 30 kvadrat grader på himlen, det største himmelområde i enhver Chandra-undersøgelse til dato. Ved at kombinere Chandras røntgenbillede med optiske billeder fra Sloan Digital Sky Survey blev ca. 100.000 galakser analyseret. Af disse var ca. 1.600 røntgenstrålende, hvilket signaliserede mulig AGN-aktivitet.
Kun galakser ud til 1,6 milliarder lysår fra Jorden kunne sammenlignes med Melkevejen, skønt galakser så langt væk som 6,3 milliarder lysår også blev undersøgt. Primært isolerede eller "felt" -galakser blev inkluderet, ikke galakser i klynger eller grupper.
”Dette er den første direkte bestemmelse af brøkdelen af feltgalakser i det lokale univers, der indeholder aktive supermassive sorte huller,” sagde medforfatter Paul Green fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA. ”Vi vil gerne vide, hvor ofte disse gigantiske sorte huller blusse op, da det er, når de går gennem en større vækstspurt.”
Et hovedmål for astronomer er at forstå, hvordan AGN-aktivitet har påvirket væksten af galakser. En slående sammenhæng mellem massen af de gigantiske sorte huller og massen i de centrale regioner i deres værtsgalakse antyder, at væksten af supermassive sorte huller og deres værtsgalakser er stærkt forbundet. At bestemme AGN-fraktionen i det lokale univers er afgørende for at hjælpe med at modellere denne parallelle vækst.
Et resultat fra denne undersøgelse er, at brøkdelen af galakser, der indeholder AGN, afhænger af galaksenes masse. De mest massive galakser er mest sandsynligt, at der er vært for AGN, mens galakser, der kun er omkring en tiendedel så massiv som Mælkevejen, har omkring ti gange mindre chance for at indeholde en AGN.
Et andet resultat er, at et gradvis fald i AGN-fraktionen ses med kosmisk tid siden Big Bang, hvilket bekræfter arbejde udført af andre. Dette indebærer, at enten brændstofforsyningen eller brændstofmekanismen til de sorte huller ændrer sig med tiden.
Undersøgelsen har også vigtige implikationer for at forstå, hvordan galaksernes kvarterer påvirker væksten af deres sorte huller, fordi AGN-fraktionen for feltgalakser blev fundet uadskillelig fra den for galakser i tæt klynger.
”Det ser ud til, at virkelig aktive sorte huller er sjældne, men ikke antisociale,” sagde Haggard. ”Dette har været en overraskelse for nogle, men kan muligvis give vigtige ledetråde om, hvordan miljøet påvirker sort hulvækst.”
Det er muligt, at AGN-fraktionen har udviklet sig med kosmisk tid i både klynger og i marken, men i forskellige hastigheder. Hvis AGN-fraktionen i klynger startede højere end for feltgalakser - som nogle resultater har antydet - men derefter faldt hurtigere, ville klyngebraktionen på et tidspunkt være omtrent lig med feltfraktionen. Dette kan muligvis forklare, hvad der ses i det lokale universum.
Mælkevejen indeholder et supermassivt sort hul kendt som Skytten A * (Sgr A *, kort). Selvom astronomer har været vidne til en aktivitet fra Sgr A * ved hjælp af Chandra og andre teleskoper gennem årene, har den været på et meget lavt niveau. Hvis Mælkevejen følger de tendenser, der ses i ChaMP-undersøgelsen, bør Sgr A * være ca. en milliard gange lysere i røntgenstråler for ca. 1% af solens resterende levetid. En sådan aktivitet har sandsynligvis været meget mere almindelig i den fjerne fortid.
Hvis Sgr A * blev en AGN, ville det ikke være en trussel mod livet her på Jorden, men det ville give et spektakulært show ved røntgen- og radiobølgelængder. Imidlertid vil planeter, der er langt tættere på centrum af Galaxy, eller direkte i ildlinjen, modtage store og potentielt skadelige mængder af stråling.
Disse resultater blev offentliggjort i den 10. november nummer af Astrophysical Journal. Andre medforfattere på papiret var Scott Anderson fra University of Washington, Anca Constantin fra James Madison University, Tom Aldcroft og Dong-Woo Kim fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og Wayne Barkhouse fra University of North Dakota.
