Nyt bevis fra NASAs Chandra røntgenobservatorium udfordrer rådende ideer om, hvordan sorte huller vokser i galaksernes centre. Astronomer har længe troet, at et supermassivt sort hul og bule af stjerner i midten af dens værtsgalakse vokser i samme takt - jo større bule, jo større er det sorte hul. En ny undersøgelse af Chandra-data har imidlertid afsløret to nærliggende galakser med supermassive sorte huller, der vokser hurtigere end selve galakserne.
Massen af et gigantisk sort hul i midten af en galakse er typisk en lille brøkdel - ca. 0,2 procent - af massen indeholdt i bule, eller region med tætpakkede stjerner, der omgiver den. Målene for den seneste Chandra-undersøgelse, galakser NGC 4342 og NGC 4291, har sorte huller 10 gange til 35 gange mere massive, end de burde sammenlignes med deres buler. De nye observationer med Chandra viser glorier eller massive kuverter med mørkt stof, hvor disse galakser bor, også er overvægtige.
Denne undersøgelse antyder de to supermassive sorte huller, og deres udvikling er bundet til deres mørke stof-glorier og voksede ikke i takt med de galaktiske bule. I dette synspunkt er de sorte huller og mørke stoffer ikke overvægtige, men den samlede masse i galakserne er for lav.
”Dette giver os mere bevis på en forbindelse mellem to af de mest mystiske og mørkeste fænomener i astrofysik - sorte huller og mørk stof - i disse galakser,” sagde Akos Bogdan fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Cambridge, Mass ., der ledede den nye undersøgelse.
NGC 4342 og NGC 4291 ligger tæt på Jorden i kosmiske termer, i afstande på 75 millioner og 85 millioner lysår. Astronomer vidste fra tidligere observationer, at disse galakser er vært for sorte huller med relativt store masser, men er ikke sikre, hvad der er ansvarlig for forskellen. Baseret på de nye Chandra-observationer er de imidlertid i stand til at udelukke et fænomen kendt som tidevandsstripping.
Tidevandstripping forekommer, når nogle af en galakas stjerner strippes væk af tyngdekraften under et tæt møde med en anden galakse. Hvis sådan tidevandsstripping havde fundet sted, ville glæderne stort set have manglet. Fordi mørkt stof strækker sig længere væk fra galakserne, er det mere løst bundet til dem end stjernerne og mere sandsynligt at blive trukket væk.
For at udelukke stribning af tidevand brugte astronomer Chandra til at lede efter bevis for varm, røntgenstråleemission omkring de to galakser. Da trykket af varm gas - estimeret ud fra røntgenbilleder - afbalancerer tyngdekraften for alt stof i galaksen, kan de nye Chandra-data give information om mørke stof-glorier. Det blev fundet, at den varme gas distribueres vidt omkring NGC 4342 og NGC 4291, hvilket antyder, at hver galakse har en usædvanligt massiv mørke stof-glorie, og at stribning af tidevand er usandsynligt.
”Dette er det klareste bevis, vi har, i det nærliggende univers, for, at sorte huller vokser hurtigere end deres vært galakse,” sagde medforfatter Bill Forman, også af CfA. ”Det er ikke, at galakserne er blevet kompromitteret af tæt møde, men i stedet havde de en slags arresteret udvikling.”
Hvordan kan massen af et sort hul vokse hurtigere end den stjernemasse i dens værtsgalakse? Undersøgelsens forfattere antyder, at en stor koncentration af gas, der langsomt roterer i det galaktiske centrum, er det, som det sorte hul spiser meget tidligt i sin historie. Den vokser hurtigt, og når den vokser, stiger mængden af gas, som den kan hæve eller sluge, sammen med energiudbyttet fra optagelsen. Efter at det sorte hul har nået en kritisk masse, forhindrer udbrud, der drives af det fortsatte forbrug af gas, afkøling og begrænser produktionen af nye stjerner.
”Det er muligt, at det supermassive sorte hul nåede en heftig størrelse, før der overhovedet var mange stjerner i galaksen,” sagde Bogdan. ”Det er en markant ændring i vores måde at tænke på, hvordan galakser og sorte huller udvikler sig sammen.”
Resultaterne blev præsenteret den 11. juni på det 220. møde i American Astronomical Society i Anchorage, Alaska. Undersøgelsen er også blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal.
