Skytten A* sværm:Sort hul dusør fanget i Mælkevejens centrum

Astronomer har opdaget beviser for tusindvis af sorte huller beliggende nær midten af ​​vores Mælkevejsgalakse ved hjælp af data fra NASAs Chandra X-ray Observatory.

Denne sorte huls dusør består af sorte huller med stjernemasse, som typisk vejer mellem fem og 30 gange Solens masse. Disse nyligt identificerede sorte huller blev fundet inden for tre lysår - en relativt kort afstand på kosmiske skalaer - fra det supermassive sorte hul i vores galakse centrum kendt som Skytten A* (Sgr A*).

Teoretiske undersøgelser af dynamikken af ​​stjerner i galakser har vist, at en stor population af stjernemasse sorte huller - så mange som 20, 000 — kunne drive indad over æonerne og samle sig omkring Sgr A*. Denne nylige analyse ved hjælp af Chandra-data er det første observationsbevis for sådan en dusør i sort hul.

Et sort hul i sig selv er usynligt. Imidlertid, et sort hul - eller neutronstjerne - låst i tæt kredsløb med en stjerne vil trække gas fra sin ledsager (astronomer kalder disse systemer "røntgen-binære"). Dette materiale falder ned i en skive og opvarmes til millioner af grader og producerer røntgenstråler, før det forsvinder ind i det sorte hul. Nogle af disse binære røntgenstråler vises som punktlignende kilder i Chandra-billedet.

Et team af forskere, ledet af Chuck Hailey fra Columbia University i New York, brugte Chandra-data til at søge efter binære røntgenfiler indeholdende sorte huller, der er placeret i nærheden af ​​Sgr A*. De studerede røntgenspektrene - det er mængden af ​​røntgenstråler set ved forskellige energier - af kilder inden for omkring 12 lysår fra Sgr A*.

Holdet udvalgte derefter kilder med røntgenspektre svarende til kendte røntgen-binære spektre, som har relativt store mængder lavenergi røntgenstråler. Ved at bruge denne metode detekterede de fjorten røntgenbinære dele inden for omkring tre lysår fra Sgr A*. To røntgenkilder, der sandsynligvis indeholder neutronstjerner baseret på påvisning af karakteristiske udbrud i tidligere undersøgelser, blev derefter elimineret fra analysen.

De dusin resterende binære røntgenstråler identificeres i den mærkede version af billedet ved hjælp af røde cirkler. Andre kilder med relativt store mængder højenergi røntgenstråler er mærket med hvidt, og er for det meste binære filer, der indeholder hvide dværgstjerner.

Hailey og hans samarbejdspartnere konkluderede, at et flertal af disse dusin røntgenbinære filer sandsynligvis indeholder sorte huller. Mængden af ​​variabilitet, de har vist over tidsskalaer af år, er forskellig fra den, der forventes for binære røntgenstråler, der indeholder neutronstjerner.

Kun de lyseste røntgen-binære filer, der indeholder sorte huller, vil sandsynligvis kunne påvises i afstanden til Sgr A*. Derfor, påvisningerne i denne undersøgelse indebærer, at en meget større population af svagere, uopdagede røntgenbinære filer - mindst 300 og op til tusind - indeholdende sorte huller med stjernemasse bør være til stede omkring Sgr A*.

Denne population af sorte huller med ledsagende stjerner i nærheden af ​​Sgr A* kunne give indsigt i dannelsen af ​​røntgen-binærer fra tætte møder mellem stjerner og sorte huller. Denne opdagelse kunne også informere fremtidig gravitationsbølgeforskning. At kende antallet af sorte huller i midten af ​​en typisk galakse kan hjælpe med bedre at forudsige, hvor mange gravitationsbølgehændelser, der kan være forbundet med dem.

En endnu større population af sorte huller med stjernemasse uden ledsagende stjerner burde være til stede nær Sgr A*. Ifølge teoretisk opfølgningsarbejde af Aleksey Generozov fra Columbia og hans kolleger, mere end omkring 10, 000 sorte huller og så mange som 40, 000 sorte huller skulle eksistere i midten af ​​galaksen.

Mens forfatterne stærkt går ind for forklaringen af ​​det sorte hul, de kan ikke udelukke muligheden for, at op til omkring halvdelen af ​​de observerede dusin kilder er fra en population af millisekunders pulsarer, dvs. meget hurtigt roterende neutronstjerner med stærke magnetfelter.

Et papir, der beskriver disse resultater, udkom i 5. april-udgaven af ​​tidsskriftet Natur .