Very Large Telescope spotter galakser fanget i nettet af et supermassivt sort hul

Med hjælp fra ESO's Very Large Telescope (VLT), astronomer har fundet seks galakser liggende omkring et supermassivt sort hul, da universet var mindre end en milliard år gammelt. Det er første gang en så tæt gruppering er blevet set så kort tid efter Big Bang, og fundet hjælper os med bedre at forstå, hvordan supermassive sorte huller, en af ​​dem findes i centrum af vores Mælkevej, dannet og voksede til deres enorme størrelser så hurtigt. Det understøtter teorien om, at sorte huller kan vokse hurtigt i store, web-lignende strukturer, der indeholder masser af gas til at brænde dem.

"Denne forskning var hovedsageligt drevet af ønsket om at forstå nogle af de mest udfordrende astronomiske objekter - supermassive sorte huller i det tidlige univers. Disse er ekstreme systemer, og til dato har vi ikke haft nogen god forklaring på deres eksistens, sagde Marco Mignoli, en astronom ved National Institute for Astrophysics (INAF) i Bologna, Italien, og hovedforfatter af den nye forskning offentliggjort i dag i Astronomi og astrofysik .

De nye observationer med ESO's VLT afslørede flere galakser omkring et supermassivt sort hul, alle liggende i et kosmisk "edderkoppespind" af gas, der strækker sig til over 300 gange størrelsen af ​​Mælkevejen. "De kosmiske netfilamenter er som edderkoppetråde, " forklarer Mignoli. "Galakserne står og vokser, hvor filamenterne krydser hinanden, og gasstrømme - tilgængelige til at brænde både galakserne og det centrale supermassive sorte hul - kan strømme langs filamenterne."

Lyset fra denne store web-lignende struktur, med sit sorte hul på en milliard solmasser, har rejst til os fra en tid, hvor universet kun var 0,9 milliarder år gammelt. "Vores arbejde har placeret en vigtig brik i det stort set ufuldstændige puslespil, der er dannelsen og væksten af ​​sådanne ekstreme, dog relativt rigeligt, objekter så hurtigt efter Big Bang, " siger medforfatter Roberto Gilli, også astronom ved INAF i Bologna, henviser til supermassive sorte huller.

De allerførste sorte huller, menes at være dannet fra sammenbruddet af de første stjerner, må være vokset meget hurtigt for at nå masser af en milliard sole inden for de første 0,9 milliarder år af universets liv. Men astronomer har kæmpet for at forklare, hvordan tilstrækkeligt store mængder "brændstof til sort hul" kunne have været tilgængeligt til at sætte disse objekter i stand til at vokse til så enorme størrelser på så kort tid. Den nyfundne struktur tilbyder en sandsynlig forklaring:"edderkoppens spind" og galakserne i det indeholder nok gas til at give det brændstof, som det centrale sorte hul skal bruge for hurtigt at blive en supermassiv kæmpe.

Men hvordan opstod så store netlignende strukturer i første omgang? Astronomer mener, at gigantiske glorier af mystisk mørkt stof er nøglen. Disse store områder af usynligt stof menes at tiltrække enorme mængder gas i det tidlige univers; sammen, gassen og det usynlige mørke stof danner de netlignende strukturer, hvor galakser og sorte huller kan udvikle sig.

"Vores fund støtter ideen om, at de mest fjerne og mest massive sorte huller dannes og vokser i massive mørkt stof-haloer i storskala strukturer, og at fraværet af tidligere påvisninger af sådanne strukturer sandsynligvis skyldtes observationsbegrænsninger, " siger Colin Norman fra Johns Hopkins University i Baltimore, OS, også medforfatter på undersøgelsen.

De nu opdagede galakser er nogle af de svageste, som nuværende teleskoper kan observere. Denne opdagelse krævede observationer over flere timer ved hjælp af de største optiske teleskoper til rådighed, inklusive ESO's VLT. Ved at bruge MUSE- og FORS2-instrumenterne på VLT ved ESO's Paranal Observatory i den chilenske Atacama-ørken, holdet bekræftede forbindelsen mellem fire af de seks galakser og det sorte hul. "Vi tror, ​​vi lige har set toppen af ​​isbjerget, og at de få galakser, der hidtil er opdaget omkring dette supermassive sorte hul, kun er de lyseste, " sagde medforfatter Barbara Balmaverde, en astronom ved INAF i Torino, Italien.

Disse resultater bidrager til vores forståelse af, hvordan supermassive sorte huller og store kosmiske strukturer dannedes og udviklede sig. ESO's ekstremt store teleskop, i øjeblikket under opførelse i Chile, vil være i stand til at bygge videre på denne forskning ved at observere mange flere svagere galakser omkring massive sorte huller i det tidlige univers ved hjælp af dets kraftfulde instrumenter.