Det turbulente liv i to supermassive sorte huller fanget i et galaksestyrt

Et internationalt hold af astronomer brugte Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at skabe det mest detaljerede billede hidtil af gassen omkring to supermassive sorte huller i en sammensmeltende galakse.

400 millioner lysår væk fra Jorden, i stjernebilledet Ophiuchus, to galakser styrter ind i hinanden og danner en galakse, vi kender som NGC 6240. Denne ejendommeligt formede galakse er blevet observeret mange gange før, da det er relativt tæt på. Men NGC 6240 er kompleks og kaotisk. Kollisionen mellem de to galakser er stadig i gang, medbringer i styrtet to voksende supermassive sorte huller

der sandsynligvis vil smelte sammen som et større sort hul.

For at forstå, hvad der sker i NGC 6240, astronomer ønsker at observere støvet og gassen omkring de sorte huller i detaljer, men tidligere billeder har ikke været skarpe nok til at gøre det. Nye ALMA-observationer har øget opløsningen af ​​billederne med en faktor ti – hvilket for første gang viser strukturen af ​​den kolde gas i galaksen, selv inden for de sorte hullers indflydelsessfære.

"Nøglen til at forstå dette galaksesystem er molekylær gas, " forklarede Ezequiel Treister fra Pontificia Universidad Católica i Santiago, Chile. "Denne gas er det brændstof, der er nødvendigt for at danne stjerner, men det fodrer også de supermassive sorte huller, som giver dem mulighed for at vokse."

Det meste af gassen er placeret i et område mellem de to sorte huller. Mindre detaljerede observationer taget tidligere antydede, at denne gas kunne være en roterende skive. "Vi finder ingen beviser for det, sagde Treister. I stedet, vi ser en kaotisk strøm af gas med filamenter og bobler mellem de sorte huller. Noget af denne gas kastes ud med hastigheder på op til 500 kilometer i sekundet. Vi ved endnu ikke, hvad der forårsager disse udstrømninger."

En anden grund til at observere gassen så detaljeret er, at den hjælper med at bestemme massen af ​​de sorte huller. "Tidligere modeller, baseret på omgivende stjerner, indikerede, at de sorte huller var meget mere massive, end vi havde forventet, omkring en milliard gange vores sols masse, " sagde Anne Medling fra University of Toledo i Ohio. "Men disse nye ALMA-billeder viste os for første gang, hvor meget gas der er fanget inde i de sorte hullers indflydelsessfære. Denne masse er betydelig, og derfor vurderer vi nu, at de sorte huls masser er lavere:omkring et par hundrede millioner gange vores Sols masse. Baseret på dette, vi tror, ​​at de fleste tidligere sorte hul-målinger i systemer som dette kunne være 5-90 procent mindre."

Gassen viste sig også at være endnu tættere på de sorte huller, end astronomerne havde forventet. "Det er placeret i et meget ekstremt miljø, " forklarede Medling. "Vi tror, ​​at det til sidst vil falde ned i det sorte hul, eller det vil blive slynget ud ved høje hastigheder."

Astronomerne finder ikke beviser for et tredje sort hul i galaksen, som et andet hold for nylig hævdede at have opdaget. "Vi ser ikke molekylær gas forbundet med denne påståede tredje kerne, " sagde Treister. "Det kunne være en lokal stjernehob i stedet for et sort hul, men vi er nødt til at studere det meget mere for at sige noget om det med sikkerhed."

ALMAs høje følsomhed og opløsning er afgørende for at lære mere om supermassive sorte huller og gassens rolle i interagerende galakser. "Denne galakse er så kompleks, at vi aldrig kunne vide, hvad der foregår inde i den uden disse detaljerede radiobilleder, " sagde Loreto Barcos-Muñoz fra National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia. "Vi har nu en bedre idé om 3-D-strukturen af ​​galaksen, hvilket giver os mulighed for at forstå, hvordan galakser udvikler sig i de seneste stadier af en igangværende fusion. Om et par hundrede millioner år, denne galakse vil se helt anderledes ud."