Astronomer som benyttet seg av National Science Foundation’s Very Large Array (VLA) radioteleskop for å studere den fjerneste kjente kvasaren, har funnet en pirrende ledetråd som kan svare på et mangeårig kosmisk kylling-og-egg-spørsmål: som kom først, supermassive sorte hull eller gigantiske galakser?
I årevis har astronomer bemerket et direkte forhold mellom massen til en galakas sentrale, supermassive sorte hull og den totale massen til "bule" av stjerner i kjernen. Jo mer massivt det sorte hullet, desto mer massiv bule. Forskere har spekulert mye om hvorvidt det sorte hullet eller den stjerneblo som først ble dannet. Nylig har noen teorier antydet at de to kan danne seg samtidig.
Imidlertid indikerer de nye VLA-observasjonene av en kvasar og vertsgalaksen som de var da universet var under en milliard år gammel, at den unge galaksen har et supermassivt svart hull, men ingen massiv bule av stjerner.
"Vi fant en stor mengde gass i denne unge galaksen, og når vi legger massen av denne gassen til den i det sorte hullet, legger de opp til nesten den totale massen i hele systemet. Dynamikken i galaksen innebærer at det ikke er mye masse igjen for å utgjøre størrelsen på den stellare bula som er spådd av nåværende modeller, ”sa Chris Carilli, fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO), i Socorro, NM.
Forskerne studerte en kvasar kalt J1148 + 5251, som, med mer enn 12,8 milliarder lysår, er den fjerneste kvasaren som er funnet. J1148 + 5251 ble oppdaget i 2003 av Sloan Digital Sky Survey, og er en ung galakse med en lys kvasarkjerne sett på som den var da universet bare var 870 millioner år gammelt. Universet er nå 13,7 milliarder år gammelt.
Forskerne siktet VLA på J1148 + 4241 i omtrent 60 timer, og var i stand til å bestemme mengden molekylær gass i systemet. I tillegg var de i stand til å måle bevegelsene til den gassen, og dermed estimere den totale massen til det galaktiske systemet. Tidligere studier av systemet hadde gitt anslag om at det sorte hullet var 1 til 5 milliarder ganger massen til vår sol.
De nye VLA-observasjonene indikerer at det er rundt 10 milliarder solmasser av molekylær gass i systemet, og at systemets totale masse er 40-50 milliarder solmasser. Gass og svart hull utgjør dermed 11-15 milliarder solmasser ut av det totale.
”Det aksepterte forholdet indikerer at et svart hull av denne massen burde være omgitt av en stjernebuling med flere billioner solmasser. Vår dynamiske måling viser at det ikke er mye masse igjen, unntatt det sorte hullet og gassen, for å danne en fantastisk bule. Dette gir bevis på at det sorte hullet dannes før den stellare bula, ”sa Fabian Walter, fra Max Planck Institute for Radioastronomy i Heidelberg, Tyskland, som var Jansky postdoktorisk stipendiat ved NRAO i Socorro da observasjonene ble gjort.
"Ett eksempel gjør ikke saken, men i dette objektet har vi tilsynelatende et eksempel på et svart hull uten mye av en bule. Nå må vi gjøre detaljerte studier av flere slike objekter i det fjerne, tidlige universet, ”sa Carilli. "Med den enormt forbedrede følsomheten til den utvidede VLA og Atacama Large Millimeter Array (ALMA), som kommer på linje om noen år, vil vi ha verktøyene vi trenger for å løse dette spørsmålet definitivt," la Carilli til.
"Studier som dette er nøkkelen til å forstå hvordan galakser først ble dannet," sa Walter.
Walter og Carilli jobbet med Frank Bertoldi og Karl Menten ved Max Planck Institute i Bonn; Pierre Cox fra Institute of Space Astrophysics ved University of Paris-South; Fred K.Y. Lo of the NRAO in Charlottesville, VA; Xiahui-fan av University of Arizona Steward Observatory; og Michael Strauss fra Princeton University, om prosjektet. Forskningsresultatene deres blir publisert i Astrophysical Journal Letters.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
