Uudet todisteet NASA: n Chandra-röntgen observatoriosta haastavat vallitsevia ideoita mustien reikien kasvustosta galaksien keskuksissa. Tähtitieteilijät ovat pitkään ajatelleet, että supermassiivinen musta aukko ja tähteiden kohouma isäntägalaktiksensa keskellä kasvavat samalla nopeudella - mitä suurempi kohouma, sitä suurempi musta aukko. Uusi Chandran tietojen tutkiminen on kuitenkin paljastanut kaksi lähellä olevaa galaksia, joissa on supermassiiviset mustat aukot, jotka kasvavat nopeammin kuin itse galaksit.
Galaktin keskellä olevan jättiläisen mustan aukon massa on tyypillisesti pieni osa - noin 0,2 prosenttia - massasta, joka on sitä ympäröivän pullistuman tai tiheästi pakattujen tähtialueiden massasta. Viimeisimmän Chandra-tutkimuksen kohteissa, galakseissa NGC 4342 ja NGC 4291, on mustia reikiä 10 - 35 kertaa massiivisempia kuin mitä heidän pitäisi verrata niiden kohoumisiin. Chandran kanssa tehdyt uudet havainnot osoittavat myös halogeenien tai massiivisten tumman aineen verhokäyrien, joissa nämä galaksit sijaitsevat, olevan ylipainoisia.
Tämä tutkimus ehdottaa, että kaksi supermassiivista mustaa reikää ja niiden evoluutio on sidottu niiden pimeän aineen haloihin, eivätkä ne kasvaneet yhdessä galaktisten pullistumien kanssa. Tässä näkymässä mustat aukot ja tumman aineen halot eivät ole ylipainoisia, mutta galaksien kokonaismassa on liian pieni.
"Tämä antaa meille lisää todisteita astrofysiikan kahden salaperäisimmän ja pimeimmän ilmiön - mustien reikien ja tumman aineen - välisestä yhteydestä näissä galakseissa", sanoi Akos Bogdan Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta (CfA) Cambridgessa, Massachusetts. , joka johti uutta tutkimusta.
NGC 4342 ja NGC 4291 ovat lähellä maata kosmisessa muodossa, 75 miljoonan ja 85 miljoonan valovuoden etäisyydellä. Tähtitieteilijät olivat aiemmista havainnoistaan tienneet, että nämä galaksit isännöivät mustia reikiä, joilla on suhteellisen suuret massat, mutta eivät ole varmoja siitä, mikä on vastuussa eroista. Uusien Chandran havaintojen perusteella ne kykenevät kuitenkin sulkemaan pois vuorovesivarojen poistamiseksi tunnetun ilmiön.
Vuoroveden poisto tapahtuu, kun jotkut galaksin tähdet on poistettu painovoiman vaikutuksesta läheisessä kohtaamisessa toisen galaksin kanssa. Jos tällainen vuoroveden poisto olisi tapahtunut, halot olisivat useimmiten puutuneet. Koska tumma aine ulottuu kauemmas galakseista, se on sidottu niihin löysämmin kuin tähdet ja todennäköisemmin vedetään pois.
Vuorovesivarojen poistamisen estämiseksi tähtitieteilijät käyttivät Chandraa etsimään todisteita kuumasta, röntgensäteitä säteilevästä kaasusta kahden galaksin ympärillä. Koska kuumien kaasujen paine - arvioiden röntgenkuvien perusteella - tasapainottaa kaiken galaktisen aineen painovoiman vetäytymistä, Chandran uudet tiedot voivat tarjota tietoa pimeän aineen haloista. Kuuman kaasun todettiin jakautuvan laajasti NGC 4342: n ja NGC 4291: n ympärille, mikä viittaa siihen, että jokaisessa galaksissa on epätavallisen massiivinen tumman aineen halogeeni ja että vuoroveden strippaus on epätodennäköistä.
"Tämä on selkein todiste meillä lähellä olevassa maailmankaikkeudessa mustien reikien kasvaa nopeammin kuin heidän isäntägalaksissaan", sanoi myös kirjoittaja Bill Forman, myös CfA. "Ei ole niin, että läheiset kohtaamiset olisivat vaaranneet galaksit, vaan niiden kehitys on jonkin verran pidätetty."
Kuinka mustan aukon massa voi kasvaa nopeammin kuin isäntägalaktiksen tähtimassa? Tutkimuksen kirjoittajat väittävät, että musta aukko kuluttaa hyvin varhaisessa vaiheessa historiansa aikana suuren määrän kaasua, joka pyörii hitaasti galaktisen keskuksen keskuudessa. Se kasvaa nopeasti, ja kasvaessaan kaasun määrä, jonka se pystyy erittelemään tai nielemään, kasvaa lisääntymisen aiheuttaman energian mukana. Kun musta reikä on saavuttanut kriittisen massan, jatkuvan kaasun kulutuksen aiheuttamat purkaukset estävät jäähtymisen ja rajoittavat uusien tähtien tuotantoa.
"On mahdollista, että supermassiivinen musta reikä saavutti mojovan koon ennen kuin galaksissa oli paljon tähtiä", Bogdan sanoi. "Tämä on merkittävä muutos ajattelutavassamme siitä, kuinka galaksit ja mustat aukot kehittyvät yhdessä."
Tulokset esiteltiin 11. kesäkuuta American Astronomical Society 220. kokouksessa Anchoragessa, Alaskassa. Tutkimus on myös hyväksytty julkaisemiseen The Astrophysical Journal -lehdessä.
