Et supermassivt sort hul blev for nylig fanget, der dryppede en stjerne op, og strømmen af partikler, som det sorte hul spyttet ud, kunne afsløre et hemmeligt princip, der styrer, hvordan galakser vokser.
Festningen med det sorte hul blev først fundet den 11. november 2014 af røntgen- og radioteleskoper overalt i verden. Signalerne, der kom fra 300 millioner lysår væk fra Jorden, fangede de brutale sidste øjeblikke af en stjerne, kendt som en tidevandsforstyrrelsesflare. Denne eksplosion af elektromagnetisk energi opstår, når det enorme tyngdekrafttrækning af et sort hul ripper fra sig en forbipasserende stjerne.
"Det sorte hul ødelægger først stjernen. Det laver en suppe ud af den," sagde Dheeraj Pasham, en postdoktorisk forsker ved Kavli Institute for Astrophysics and Space Research ved Massachusetts Institute of Technology og hovedforfatter af et papir, der blev offentliggjort i denne uge i Astrophysical Journal. "Når dette sker, ser vi en pludselig blitz af stråling på himlen. Suppen falder gradvist ned i det sorte hul, og det er sådan, det sorte hul fodrer."
Men der var en forvirrende ting ved signalet: Mens mønsteret i røntgensignalerne næsten var identisk med det i radiosignalerne, der var forbundet med begivenheden, spejdede radiosignalet, hvad der var sket i røntgensignalet 13 dage tidligere. Det vil sige, at når røntgensignalet blev lysere, ville radiosignalet spejle denne stigning i lysstyrke næsten to uger senere.
Det fik astronomerne til at postulere, at kilden til røntgensignalet skal være det materiale, der trækkes mod og tændes af det sorte hul, mens radiobølgerne kommer fra en strøm af meget energimateriale, der slipper ud af det sorte hul, kaldet en relativistisk jet.
Tidligere troede videnskabsmænd, at radiobølgerne kom fra stjerneeksplosionen, da den blev smækket af tidevandsbølger fra det sorte hul. I henhold til denne hypotese giver eksplosionen energi til plasmapartikler i det omgivende rum, og disse aktiverede partikler udsender derefter radiobølger. Men hvis dette var tilfældet, ville der ikke være nogen forbindelse mellem radiobølgerne og røntgenstrålerne, der genereres af materialet, der falder ned i det sorte hul, sagde forskerne.
"Vi hævder, at denne kobling mellem radioen og røntgenstrålingen fortæller os, at radioen skal komme fra strålen, og at strålen er reguleret af akkretionen," eller væksten af det sorte hul, fortalte Pasham til Live Science. "Dataene tydeligt indikerer, at alt, hvad der falder ned i det sorte hul, fremdriver jetflyet."
Efterhånden som det sorte hul fortærer mere af "stjernesuppen", styrkes strålen, der slipper ud af det sorte hul. Denne undersøgelse markerer første gang, at astronomer har set en sådan sammenhæng i et objekt, sagde forskerne.
"Dette fortæller os, at fodringshastigheden i det sorte hul styrer styrken af den jet, den producerer," sagde Pasham i en erklæring. "Et godt fodret sort hul producerer en stærk jet, mens et underernært sort hul producerer en svag jet eller slet ingen jet overhovedet."
Galaxy-vækst
Pasham sagde, at hvis fremtidige observationer viser et lignende mønster, kunne forskere begynde at forstå oprindelsen af de mystiske jetfly. Disse jetfly strømmer ud af sorte huller med næsten lysets hastighed, og nogle astronomer mener, at jetflyene kan være kilden til galaktiske kosmiske stråler, hvor strømme af højenergipartikler zoomer gennem rummet over store afstande.
"Hvordan jetfly er lanceret af sorte huller, det er et stort mysterium inden for astrofysik," sagde Pasham.
Ud over det, hvis et simpelt forhold binder tiltrædelsesfrekvensen, eller den hastighed, hvormed et sort hul gobler op i masse, til størrelsen på det sorte huls relativistiske jet, kan dette forhold påvirke, hvordan galakser vokser, sagde forskerne i en erklæring. Det skyldes, at galakser vokser, når nye stjerner dannes, men stjernedannelse kræver kolde temperaturer. Sorte hulstråler opvarmer i mellemtiden deres omgivelser, hvilket kan gøre det midlertidigt for varmt til at danne nye stjerner. Kendskab til størrelsen på sorte hulstråler kunne derefter bruges til at forudsige væksthastigheder i galaksen, sagde forskerne.
"Hvis den hastighed, hvormed det sorte hul fodres, er proportionalt med den hastighed, hvormed det udpumper energi, og hvis det virkelig fungerer for hvert sort hul, er det en simpel recept, du kan bruge til simuleringer af galakseudviklingen," sagde Pasham i erklæringen. "Så dette antyder noget større billede."
