NASAs Chandra røntgenobservatorium har opnået endelig bevis for, at en fjern quasar dannet mindre end en milliard år efter Big Bang indeholder et fuldt dyrket supermassivt sort hul, der genererer energi med en hastighed på 20 billioner solskin. Eksistensen af så massive sorte huller i denne tidlige epoke af universet udfordrer teorier om dannelsen af galakser og supermassive sorte huller.
Astronomer Daniel Schwartz og Shanil Virani fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA, observerede kvasaren, kendt som SDSSp J1306, som er 12,7 milliarder lysår væk. Da universet anslås at være 13,7 milliarder år gammelt, ser vi kvasaren, som den var en milliard år efter Big Bang. De fandt, at fordelingen af røntgenstråler med energi eller røntgenstrålespektrum ikke kan skelnes fra den i nærheden af ældre kvasarer. Ligeledes svarede den relative lysstyrke ved optiske og røntgenbølgelængder af SDSSp J1306 til den for den nærliggende gruppe af kvasarer. Optiske observationer antyder, at massen af det sorte hul er omkring en milliard solmasser.
Bevis for endnu et tidligt epokert supermassivt sort hul blev tidligere offentliggjort af et team af videnskabsfolk fra California Institute of Technology og Storbritannien ved hjælp af XMM-Newton røntgen satellit. De observerede kvasaren SDSSp J1030 i en afstand på 12,8 milliarder lysår og fandt i det væsentlige det samme resultat for røntgenstrålen som de Smithsonian-forskere fandt for SDSSp J1306. Chandras nøjagtige placering og spektrum for SDSSp J1306 med næsten de samme egenskaber eliminerer enhver dvælende usikkerhed om, at der eksisterer for tidlige supermassive sorte huller.
”Disse to resultater ser ud til at indikere, at den måde, hvorpå supermassive sorte huller producerer røntgenstråler, forbliver i det væsentlige den samme fra en meget tidlig dato i universet,” sagde Schwartz. ”Dette indebærer, at den centrale sorte hulmotor i en massiv galakse blev dannet meget kort efter Big Bang.”
Der er generel enighed blandt astronomer om, at røntgenstråling i nærheden af supermassive sorte huller produceres, når gas trækkes mod et sort hul og opvarmes til temperaturer, der spænder fra millioner til milliarder grader. Det meste af den infalling gas koncentreres i en hurtigt roterende disk, hvis indre del har en varm atmosfære eller korona, hvor temperaturerne kan stige til milliarder grader.
Selvom den nøjagtige geometri og detaljer om røntgenproduktion ikke er kendt, har observationer af adskillige kvasarer eller supermassive sorte huller vist, at mange af dem har meget ens røntgenspektre, især ved høje røntgenstrålingsenergier. Dette antyder, at den grundlæggende geometri og mekanisme er de samme for disse objekter.
Den bemærkelsesværdige lighed mellem røntgenstrålerne i de unge supermassive sorte huller med dem fra meget ældre betyder, at de supermassive sorte huller og deres akkretionsskiver allerede var på plads mindre end en milliard år efter Big Bang. En mulighed er, at millioner af 100 sorte solmassehuller dannede sig fra sammenbruddet af massive stjerner i den unge galakse og efterfølgende opbyggede et milliard-solsmassesorte hul i midten af galaksen gennem fusioner og akkretion af gas.
For at besvare spørgsmålet om, hvordan og hvornår supermassive sorte huller blev dannet, planlægger astronomer at bruge de meget dybe Chandra-eksponeringer og andre undersøgelser til at identificere og studere kvasarer i endnu tidligere aldre.
Papiret af Schwartz og Virani om SDSSp J1306 blev offentliggjort i 1. november 2004-udgaven af The Astrophysical Journal. Papiret af Duncan Farrah og kolleger om SDSS J1030 blev offentliggjort i 10. august 2004-udgaven af The Astrophysical Journal.
Chandra observerede J1306 med sit Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) instrument i cirka 33 timer i november 2003. NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet til NASA's Office of Space Science, Washington. Northrop Grumman fra Redondo Beach, Californien, tidligere TRW, Inc., var den største udviklingsentreprenør for observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer videnskab og flyveoperationer fra Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Yderligere information og billeder er tilgængelige på:
http://chandra.harvard.edu og http://chandra.nasa.gov
Original kilde: Chandra News Release
