NASA: n Chandran röntgen observatorio on saanut lopullista näyttöä siitä, että alle miljardin vuoden kuluttua Ison räjähdyksen jälkeen muodostunut kaukainen kvasari sisältää täysin kasvaneen supermassiivisen mustan aukon, joka tuottaa energiaa kaksikymmentä biljoonaa aurinkoa. Tällaisten massiivisten mustien reikien olemassaolo maailmankaikkeuden varhaisessa vaiheessa haastaa teoriat galaksien ja supermassiivisten mustien reikien muodostumisesta.
Tähtitieteilijät Daniel Schwartz ja Shanil Virani Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta, Cambridge, MA, havaitsivat kvartsia, joka tunnetaan nimellä SDSSp J1306 ja joka on 12,7 miljardia valovuotta. Koska maailmankaikkeuden arvioidaan olevan 13,7 miljardia vuotta vanha, näemme kvasaarin olevan se miljardi vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. He havaitsivat, että röntgensäteiden jakautuminen energian tai röntgenspektrin kanssa ei ole erotettavissa läheisten vanhempien kvasaarien jakaumasta. Samoin SDSSp J1306: n suhteellinen kirkkaus optisilla ja röntgensäteen aallonpituuksilla oli samanlainen kuin lähellä olevan kvaasariryhmän. Optisten havaintojen mukaan mustan aukon massa on noin miljardi aurinkomassoa.
Todisteita toisen aikaisen aikakauden supermassiivisesta mustasta aukosta on aiemmin julkaissut tutkijaryhmä Kalifornian teknillisestä instituutista ja Yhdistyneestä kuningaskunnasta käyttämällä XMM-Newton -röntgensatelliittia. He havaitsivat kvartsin SDSSp J1030 12,8 miljardin valovuoden etäisyydellä ja löysivät röntgenspektrillä olennaisesti saman tuloksen kuin Smithsonian tutkijat löysivät SDSSp J1306: lle. Chandran tarkka sijainti ja spektri SDSSp J1306: lle, jolla on lähes samat ominaisuudet, poistavat kaiken jatkuvan epävarmuuden, joka liittyy varhaiskokoisten supermassiivisten mustien reikien esiintymiseen.
"Nämä kaksi tulosta näyttävät osoittavan, että tapa, jolla supermassiiviset mustat reiät tuottavat röntgensäteitä, on pysynyt olennaisesti samana hyvin varhaisesta ajankohdasta lähtien maailmankaikkeudessa", sanoi Schwartz. "Tämä tarkoittaa, että massiivisen galaksin keskimääräinen musta aukon moottori muodostettiin pian pian ison iskun jälkeen."
Tähtitieteilijöiden välillä on yleinen yksimielisyys siitä, että röntgensäteily supermassiivisten mustien reikien läheisyydestä syntyy, kun kaasua vedetään kohti mustaa reikää ja kuumennetaan lämpötiloihin, jotka vaihtelevat miljoonista miljardiin asteeseen. Suurin osa laskevasta kaasusta on keskittynyt nopeasti pyörivään kiekkoon, jonka sisäosassa on kuuma ilmapiiri tai korona, jossa lämpötilat voivat nousta miljardiin asteeseen.
Vaikka tarkkaa geometriaa ja röntgentuotannon yksityiskohtia ei tunneta, lukuisten kvaasarien tai supermassiivisten mustien reikien havainnot ovat osoittaneet, että monilla heistä on hyvin samanlaiset röntgenspektrit, etenkin suurilla röntgenenergioilla. Tämä viittaa siihen, että perusgeometria ja mekanismi ovat samat näille objekteille.
Nuorten supermassiivisten mustien reikien huomattava samankaltaisuus paljon vanhempien kanssa merkitsee sitä, että supermassiiviset mustat aukot ja niiden lisäyslevyt olivat paikallaan jo alle miljardin vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä. Yksi mahdollisuus on, että miljoonat 100 aurinkomassan mustaa reikää muodostuivat massiivisten tähtien romahtamisesta nuoressa galaksissa ja rakensivat myöhemmin miljardin aurinkoisen massan mustan aukon galaksin keskelle fuusioiden ja kaasun lisääntymisen kautta.
Vastatakseen kysymykseen siitä, kuinka ja milloin supermassiiviset mustat aukot muodostuivat, tähtitieteilijät suunnittelevat erittäin syvien Chandra-valotusten ja muiden tutkimusten avulla tunnistamaan ja tutkimaan kvasareja jo aiemmissa iässä.
Schwartzin ja Viranin artikkeli SDSSp J1306 -julkaisusta julkaistiin The Astrophysical Journal -lehden 1. marraskuuta 2004 julkaisussa. Duncan Farrahin ja hänen kollegoidensa julkaisu SDSS J1030 -julkaisusta julkaistiin The Astrophysical Journal -lehden 10. elokuuta 2004 julkaisussa.
Chandra havaitsi J1306: ta edistyneellä CCD-kuvantamisspektrometrillä (ACIS) noin 33 tunnin ajan marraskuussa 2003. NASA: n Marshall-avaruuslentokeskus, Huntsville, Ala, hallinnoi Chandra-ohjelmaa NASA: n Space Space Science -toimistossa Washingtonissa. Northrop Grumman Redondo Beachistä, Kalifornia, entinen TRW, Inc., oli observatorion pääurakoitsija. Smithsonian Astrophysical Observatory ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta Cambridgessa, Massachusetts.
Lisätietoja ja kuvia on saatavana osoitteesta:
http://chandra.harvard.edu ja http://chandra.nasa.gov
Alkuperäinen lähde: Chandra-lehdistötiedote
