NASAs Chandra røntgenobservatorium har oppnådd definitive bevis for at en fjern kvasar dannet mindre enn en milliard år etter Big Bang inneholder et fullvokst supermassivt svart hull som genererer energi med en hastighet på tjue billioner soler. Eksistensen av så massive sorte hull i denne tidlige epoken av universet utfordrer teorier om dannelsen av galakser og supermassive sorte hull.
Astronomene Daniel Schwartz og Shanil Virani fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA observerte kvasaren, kjent som SDSSp J1306, som ligger 12,7 milliarder lysår unna. Siden universet er estimert til å være 13,7 milliarder år gammelt, ser vi kvasaren som den var en milliard år etter Big Bang. De fant ut at distribusjonen av røntgenstråler med energi, eller røntgenspektrum, kan ikke skilles fra den fra eldre, eldre kvasarer i nærheten. På samme måte var den relative lysstyrken ved optiske og røntgenbølgelengder for SDSSp J1306 lik den for den nærliggende gruppen av kvasarer. Optiske observasjoner antyder at massen til det sorte hullet er omtrent en milliard solmasser.
Bevis for et annet tidlig-epoks supermassivt svart hull ble tidligere publisert av et team av forskere fra California Institute of Technology og Storbritannia som bruker XMM-Newton røntgen-satellitt. De observerte kvasaren SDSSp J1030 i en avstand på 12,8 milliarder lysår og fant i hovedsak det samme resultatet for røntgenspekteret som de Smithsonian forskerne fant for SDSSp J1306. Chandras nøyaktige beliggenhet og spektrum for SDSSp J1306 med nesten de samme egenskapene eliminerer enhver dvelende usikkerhet om at det eksisterer forhistoriske supermassive sorte hull.
"Disse to resultatene ser ut til å indikere at måten supermassive sorte hull produserer røntgenbilder har holdt seg den samme fra en veldig tidlig dato i universet," sa Schwartz. "Dette innebærer at den sentrale sorte hullmotoren i en massiv galakse ble dannet ganske snart etter Big Bang."
Det er generell enighet blant astronomene om at røntgenstråling fra nærliggende supermassive sorte hull produseres når gass trekkes mot et svart hull og varmes opp til temperaturer fra millioner til milliarder grader. Det meste av den innfallende gassen er konsentrert i en raskt roterende skive, hvis indre del har en varm atmosfære eller korona der temperaturene kan stige til milliarder grader.
Selv om den nøyaktige geometrien og detaljene i røntgenproduksjonen ikke er kjent, har observasjoner av mange kvasarer eller supermassive sorte hull vist at mange av dem har veldig like røntgenspektre, spesielt ved høye røntgenenergier. Dette antyder at den grunnleggende geometrien og mekanismen er de samme for disse objektene.
Den bemerkelsesverdige likheten mellom røntgen-spektraene til de unge supermassive sorte hullene til de fra mye eldre, betyr at de supermassive sorte hullene og deres akkresjonsskiver allerede var på plass mindre enn en milliard år etter Big Bang. En mulighet er at millioner av 100 svarte hull i solmasse dannet seg fra kollaps av store stjerner i den unge galaksen, og deretter bygget opp et milliard-solsmasse svart hull i sentrum av galaksen gjennom fusjoner og akkresjon av gass.
For å svare på spørsmålet om hvordan og når supermassive sorte hull ble dannet, planlegger astronomer å bruke de svært dype Chandra-eksponeringene og andre undersøkelser for å identifisere og studere kvasarer i enda tidligere aldre.
Oppgaven av Schwartz og Virani på SDSSp J1306 ble publisert i utgaven 1. november 2004 av The Astrophysical Journal. Oppgaven av Duncan Farrah og kolleger på SDSS J1030 ble publisert i utgaven 10. august 2004 av The Astrophysical Journal.
Chandra observerte J1306 med sitt Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) instrument i omtrent 33 timer i november 2003. NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet for NASAs Office of Space Science, Washington. Northrop Grumman fra Redondo Beach, California, tidligere TRW, Inc., var den viktigste utviklingsentreprenøren for observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer vitenskap og flyoperasjoner fra Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Ytterligere informasjon og bilder er tilgjengelige på:
http://chandra.harvard.edu og http://chandra.nasa.gov
Originalkilde: Chandra News Release
