Et supermassivt svart hull ble nylig fanget som surret opp en stjerne, og strømmen av partikler som det sorte hullet spyttet ut, kunne avsløre et hemmelig prinsipp som styrer hvordan galakser vokser.
Svart hullfesten ble først oppdaget 11. november 2014 av røntgen- og radioteleskoper over hele verden. Signalene, som kom fra 300 millioner lysår fra Jorden, fanget de brutale siste øyeblikkene til en stjerne, kjent som en tidevannsforstyrrelse. Denne eksplosjonen av elektromagnetisk energi oppstår når det enorme gravitasjonstrekket til et svart hull ripper fra seg en forbipasserende stjerne.
"Det sorte hullet ødelegger først stjernen. Det lager en suppe ut av den," sa Dheeraj Pasham, en postdoktor ved Kavli Institute for Astrophysics and Space Research ved Massachusetts Institute of Technology, og hovedforfatter av et papir publisert denne uken i Astrophysical Journal. "Når dette skjer, ser vi et plutselig lysstråle på himmelen. Suppen faller gradvis ned i det sorte hullet, og det er slik det sorte hullet mater."
Men det var en forvirrende ting ved signalet: Mens mønsteret i røntgensignalene var nesten identisk med det i radiosignalene som var knyttet til hendelsen, speilet radiosignalet det som hadde skjedd i røntgen-signalet 13 dager tidligere. Det vil si at når røntgensignalet ble lysere, ville radiosignalet speile denne økningen i lysstyrke nesten to uker senere.
Det førte til at astronomene postulerte at kilden til røntgensignalet må være saken trukket mot og strømmet av det sorte hullet, mens radiobølgene kommer fra en strøm av høyt energimateriale som slipper ut av det sorte hullet, kalt en relativistisk jet.
Tidligere trodde forskere at radiobølgene kom fra eksplosjonen av stjernen da den ble smalt av tidevannsbølger fra det sorte hullet. I følge denne hypotesen gir eksplosjonen energi til plasmapartikler i det omkringliggende rommet, og disse energipartiklene sender deretter ut radiobølger. Imidlertid ville det ikke være noe forhold mellom radiobølgene og røntgenstrålene som ble generert av materialet som faller ned i det sorte hullet, sier forskerne.
"Vi hevder at denne koblingen mellom radioen og røntgenstrålingen forteller oss at radioen må komme fra jetflyet og at jetflyet er regulert av akkresjonen," eller veksten av det sorte hullet, sa Pasham til Live Science. "Dataene indikerer tydelig at det som faller ned i det sorte hullet driver frem jetflyet."
Etter hvert som det sorte hullet sluker mer av "stjernesuppen", styrkes jetstrømmen fra det sorte hullet. Denne studien markerer første gang astronomer har oppdaget en slik korrelasjon i ett objekt, sier forskerne.
"Dette forteller oss at fôringshastigheten for det sorte hullet styrer styrken til strålen den produserer," sa Pasham i en uttalelse. "Et godt matet svart hull produserer en sterk jet, mens et underernært svart hull gir en svak jet eller ingen jet i det hele tatt."
Galaxy vekst
Pasham sa at hvis fremtidige observasjoner viser et lignende mønster, kunne forskere begynne å forstå opprinnelsen til de mystiske jetflyene. Disse jetflyene strømmer ut av svarte hull med nesten lysets hastighet, og noen astronomer tror jetflyene kan være kilden til galaktiske kosmiske stråler, strømmer av høyenergipartikler som zoomer gjennom rommet over store avstander.
"Hvordan jetfly blir lansert av sorte hull, det er et stort mysterium innen astrofysikk," sa Pasham.
Utover det, hvis et enkelt forhold binder akkresjonshastigheten, eller den hastigheten som et svart hull slynger opp masse til størrelsen på det sorte hullets relativistiske jet, kan forholdet påvirke hvordan galakser vokser, sa forskerne i en uttalelse. Det er fordi galakser vokser når nye stjerner dannes, men stjernedannelse krever kalde temperaturer. Svarthullsstråler varmer i mellomtiden opp sine omgivelser, noe som kan gjøre det midlertidig for varmt til å danne nye stjerner. Kunnskap om størrelsen på sorte hullstråler kan da brukes til å forutsi vekstnivået i galaksen, sa forskerne.
"Hvis hastigheten som det sorte hullet mater, er proporsjonalt med hastigheten som det pumper ut energi, og hvis det virkelig fungerer for hvert svart hull, er det en enkel resept du kan bruke i simuleringer av galakseutviklingen," sa Pasham i uttalelsen. "Så dette antyder noe større bilde."
