De aller største sorte hullene når et bestemt punkt og vokser ikke mer, ifølge den beste undersøkelsen til dags dato om sorte hull laget med NASAs Chandra X-ray Observatory. Forskere har også oppdaget mange tidligere skjulte sorte hull som er godt under vektgrensen.
Disse nye resultatene bekrefter nyere teoretisk arbeid om hvordan sorte hull og galakser vokser. De største sorte hullene, de med minst 100 millioner ganger solens masse, spiste voldsomt under det tidlige universet. Nesten alle av dem gikk tom for ‘mat’ for milliarder av år siden og gikk inn på en tvangssultet diett.
Fokus på svarte hull i Chandra Deep Field North Fokus på svarte hull i Chandra Deep Field North
På den annen side fulgte sorte hull mellom rundt 10 og 100 millioner solmasser en mer kontrollert spiseplan. Fordi de tok mindre deler av måltidene sine med gass og støv, fortsetter de å vokse i dag.
"Våre data viser at noen supermassive sorte hull ser ut til å binge, mens andre foretrekker å beite", sa Amy Barger fra University of Wisconsin i Madison og University of Hawaii, hovedforfatter av papiret som beskriver resultatene i den siste utgaven av The Astronomical Journal (Feb 2005). "Vi forstår nå bedre enn noen gang før hvordan supermassive sorte hull vokser."
En åpenbaring er at det er en sterk sammenheng mellom veksten av sorte hull og fødselen av stjerner. Tidligere hadde astronomer foretatt nøye studier av fødselsraten for stjerner i galakser, men visste ikke så mye om de sorte hullene i sentrene deres.
"Disse galaksene mister materiale inn i de sentrale sorte hullene samtidig som de lager stjernene sine," sa Barger. "Så uansett hvilken mekanisme som styrer stjernedannelse i galakser, styrer også svart hullvekst."
Astronomer har foretatt en nøyaktig folketelling av både de største, aktive sorte hullene i det fjerne og de relativt mindre, roligere nærmere. Nå for første gang har de i mellom blitt talt ordentlig.
Vekst av de største svarte hullene illustrert Vekst av de største svarte hullene illustrert
"Vi trenger å ha en nøyaktig hodetelling over tid av alle voksende sorte hull hvis vi noen gang håper å forstå deres vaner," sier medforfatter Richard Mushotzky fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md.
Supermassive sorte hull er usynlige, men oppvarmet gass rundt dem - hvorav noen til slutt vil falle ned i det sorte hullet - produserer store mengder stråling i sentrum av galakser når de sorte hullene vokser.
Denne studien baserte seg på de dypeste røntgenbilder som noen gang er oppnådd, Chandra Deep Fields North and South, pluss en nøkkelundersøkelse av et bredere område av et område som kalles “Lockman Hole”. Avstandene til røntgenkildene ble bestemt ved optisk spektroskopisk oppfølging ved Keck 10-meters teleskop på Mauna Kea på Hawaii, og viser de sorte hullene fra mindre enn en milliard til 12 milliarder lysår unna.
Siden røntgenstråler kan trenge gjennom gassen og støvet som blokkerer optisk og ultrafiolett utslipp, er røntgenbildene med veldig lang eksponering avgjørende for å finne sorte hull som ellers vil gå upåaktet hen.
Chandra fant ut at mange av de sorte hullene som er mindre enn 100 millioner soler, er gravlagt under store mengder støv og gass, noe som forhindrer deteksjon av det optiske lyset fra det oppvarmede materialet i nærheten av det sorte hullet. Røntgenstrålene er mer energiske og klarer å grave gjennom dette støvet og gassen. Imidlertid viser de største av de sorte hullene lite tegn på tilsløring av støv eller gass. I en form for selvkontroll av vekt, kan kraftige vinder som genereres av det sorte hullets fôringsvold, ha renset ut det gjenværende støvet og gassen.
Andre aspekter ved vekst av svart hull ble avdekket. For eksempel reduserer den typiske størrelsen på galaksene som gjennomgår supermassiv dannelse av svart hull med kosmisk tid. Slik "kosmisk nedbemanning" ble tidligere observert for galakser som gjennomgår stjernedannelse. Disse resultatene henger godt sammen med observasjonene fra nærliggende galakser, som finner ut at massen til et supermassivt svart hull er proporsjonalt med massen i den sentrale regionen av vertsgalaksen.
De andre medforfatterne på papiret i februar 2005-utgaven av The Astronomical Journal var Len Cowie, Wei-Hao Wang og Peter Capak (Institute for Astronomy, Univ. Of Hawaii), Yuxuan Yang (GSFC and the Union of Maryland) , College Park), og Aaron Steffan (Univ. Of Wisconsin, Madison).
NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet for NASAs romfartsdirektorat, 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 tilgjengelig på: http://chandra.harvard.edu og http://chandra.nasa.gov
Originalkilde: Chandra News Release
