Røntgenbilde av Chandra Deep Field-North. Bildekreditt: NASA / PSU Klikk for å forstørre
Data fra røntgenobservatoriske undersøkelser viser at sorte hull er mye mer tallrike og utviklet seg annerledes enn forskere ville ha forventet, ifølge en astronom fra Penn State.
"Vi ønsket en folketelling av alle de sorte hullene, og vi ønsket å vite hvordan de er," sa Niel Brandt, professor i astronomi og astrofysikk. "Vi ønsket også å måle hvordan sorte hull har vokst gjennom universets historie."
Brandt og andre forskere har gjort nettopp det ved å se på en himmelplaster på den nordlige halvkule kalt Chandra Deep Field-North, ved å bruke NASAs Chandra X-ray Observatory og en lignende lapp på den sørlige halvkule kalt utvidet Chandra Deep Field-South . Undersøkelser blir også utført i andre deler av himmelen ved å bruke både Chandra og European Space Agency's X-ray Multi-Mirror Mission-Newton.
Forskerne så på røntgenutslipp fordi områder rundt svarte hull avgir røntgenstråler i tillegg til synlig lys. Røntgenstrålingenes penetrerende natur gir en direkte måte å identifisere de svarte hullene på. Å bruke røntgenstråler gjør det også mulig for astronomer å bestemme de sorte hullene i sentrum av galakser uten at signalet deres blir vasket ut av det synlige lyset fra en galakas stjerner, fortalte Brandt deltakere på årsmøtet til American Association for the Advancement of Science in St. Louis, 17. februar. De sorte hullene de studerte var de som befinner seg i sentrum av galakser og som aktivt avgir røntgenstråler, derfor kalles de aktive galaktiske kjerner.
"Vi finner aktive supermassive sorte hull i sentrum av massive galakser," sa Brandt. “Galaksen vår har også sitt eget sorte hull i sentrum som måler 2,6 millioner solmasser. Det svarte hullet vårt er ikke aktivt i dag, men vi antar at det var aktivt før. ”
Disse dype, ekstragalaktiske røntgenundersøkelsene så på nøye utvalgte himmellapper, som stort sett er fri for alt som kan forstyrre innhenting av røntgendata. Chandra så på Chandra Deep Field-North - et område med himmel to tredjedeler av størrelsen på fullmånen - i tidsperioden på 23 dager over en toårsperiode. Forskerne oppdaget rundt 600 røntgenkilder. Etter å ha sammenlignet røntgenbildene med optiske bilder av nøyaktig samme skive himmel tatt av Hubble-romteleskopet, tilsvarte nesten alle 600 punktkilder optiske galakser, noe som antydet at de sorte hullene som var kilder for røntgenunderskriften var i sentrum av galakser.
"Røntgenastronomer klarer seg bedre enn noen annen med omtrent en faktor på å identifisere disse aktive galaktiske kjernene," sa Brandt. "Med mer tid kunne vi gjøre det enda bedre og gå enda dypere."
Det forskerne fant var at supermassive sorte hull er flere enn vi kanskje hadde forventet. De fant også ut at svarte hull utviklet seg annerledes enn astronomer forventet før Chandra-arbeidet. Ekstrapolering fra de 600 sorte hullene som ble funnet av Chandra, antyder Brandt at det er rundt 300 millioner supermassive sorte hull på hele himmelen.
Eksistensen av så mange sorte hull, bekreftet at det som en gang ble antatt å være en virkelig diffus kosmisk røntgenstråle bakgrunnsstråling, faktisk kommer fra punktkilder.
På 1960-tallet oppdaget astronomer kvasarer, veldig fjerne, svært lysende sorte hull, i galaktiske sentre. Kvasarer, opprinnelig kalt kvasi-stjernede radiokilder, ble studert intenst. Forskere innså snart at bare noen av disse objektene var radioutsendere, og at de dannet seg tidlig i universets historie.
"Mens kvasarer er spektakulære, er de ikke representative for typiske aktive galaktiske kjerner," sa Brandt. "Nå, med Chandra og andre røntgenobservatorier, kan vi finne og studere den moderat lysstyrke, typiske aktive galaktiske kjerner i det fjerne, høye rødforskyvning Universet."
Kvasarer og aktive galaktiske kjerner med moderat lysstyrke utviklet seg også annerledes. Kvasarer er et fenomen av unge galakser, mens moderat-lysstyrke, aktive galaktiske kjerner toppet seg senere i kosmisk tid.
"Vi vil gjerne vite om aktive galaktiske kjerner endrer seg over den kosmiske tiden," sa Brandt. "Fôrer og vokser sorte hull på samme måte gjennom universets historie?"
Forskere så på den relative mengden kraft som kommer ut i røntgenbilder sammenlignet med andre bølgelengder og fant at dette forholdet ikke endrer seg over 13 milliarder år. De så på røntgenspektrene og fant ut at disse heller ikke endret seg gjennom tid.
"Til tross for de enorme endringene i romtettheten på bakhull, er de enkelte motorene som driver aktive galaktiske kjerner bemerkelsesverdig stabile," sa Brandt.
Brandt mener at Chandra kunne observere Chandra Deep Field-North i en lengre periode og skaffe mer sensitive, dypere data. Dette vil føre til lette galakser som for øyeblikket er skjult. Det vil også samle flere røntgenbilder slik at bedre røntgenspektral- og variabilitetsanalyser kan gjøres. Med mer sensitiv sondering oppdager forskerne også et økende antall ikke-aktive galakser som våre egne.
“Chandra har fungert bra i seks år nå,” sa Brandt. "Det er ingen grunn til at Chandra og Newton ikke kan fortsette å observere i ytterligere 10 år eller mer."
Originalkilde: PSU News Release
