Gennembrud i at tyde fødsel af supermassive sorte huller

Et forskerhold ledet af videnskabsmænd fra Cardiff University siger, at de er tættere på at forstå, hvordan et supermassivt sort hul (SMBH) er født takket være en ny teknik, der har gjort dem i stand til at zoome ind på et af disse gådefulde kosmiske objekter i hidtil uset detalje.

Forskere er usikre på, om SMBH'er blev dannet under ekstreme forhold kort efter big bang, i en proces kaldet et 'direkte kollaps', eller blev dyrket meget senere fra 'frø' sorte huller som følge af massive stjerners død.

Hvis den førstnævnte metode var sand, SMBH'er ville blive født med ekstremt store masser - hundredtusinder til millioner af gange mere massive end vores sol - og ville have en fast minimumsstørrelse.

Hvis sidstnævnte var sandt, ville SMBH'er starte relativt småt, omkring 100 gange vores sols masse, og begynder at vokse sig større over tid ved at spise af stjerner og gasskyer, der lever omkring dem.

Astronomer har længe stræbt efter at finde SMBH'er med den laveste masse, som er de manglende links, der er nødvendige for at dechifrere dette problem.

I en undersøgelse offentliggjort i dag, det Cardiff-ledede hold har rykket grænserne, afslører en af ​​de laveste masse SMBH'er nogensinde observeret i centrum af en nærliggende galakse, vejer mindre end en million gange vores sols masse.

SMBH lever i en galakse, der er kendt som "Mirach's Ghost", på grund af dens nærhed til en meget lys stjerne kaldet Mirach, giver det en spøgelsesagtig skygge.

Resultaterne blev gjort ved hjælp af en ny teknik med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), et topmoderne teleskop placeret højt på Chajnantor-plateauet i de chilenske Andesbjerge, der bruges til at studere lys fra nogle af de koldeste objekter i universet.

"SMBH i Mirach's Ghost ser ud til at have en masse inden for det område, der forudsiges af 'direkte kollaps'-modeller, " sagde Dr. Tim Davis fra Cardiff University's School of Physics and Astronomy.

"Vi ved, at den i øjeblikket er aktiv og sluger gas, så nogle af de mere ekstreme 'direkte kollaps'-modeller, der kun laver meget massive SMBH'er, kan ikke være sande.

"Dette i sig selv er ikke nok til endegyldigt at fortælle forskellen mellem "frø"-billedet og "direkte kollaps" - vi er nødt til at forstå statistikken for det - men dette er et massivt skridt i den rigtige retning."

Sorte huller er genstande, der er kollapset under vægten af ​​tyngdekraften, efterlader små, men utroligt tætte områder af rummet, hvorfra intet kan undslippe, ikke engang lys.

En SMBH er den største type sorte hul, der kan være hundredtusindvis, hvis ikke milliarder, gange Solens masse.

Det menes, at næsten alle store galakser, såsom vores egen Mælkevej, indeholde en SMBH placeret i dets centrum.

"SMBH'er er også blevet fundet i meget fjerne galakser, da de dukkede op blot et par hundrede millioner år efter Big Bang", sagde Dr. Marc Sarzi, et medlem af Dr. Davis' team fra Armagh Observatory &Planetarium.

"Dette tyder på, at i det mindste nogle SMBH'er kunne have vokset sig meget massive på meget kort tid, hvilket er svært at forklare ifølge modeller for dannelse og udvikling af galakser."

"Alle sorte huller vokser, mens de sluger gasskyer og forstyrrer stjerner, der går for tæt på dem, men nogle har mere aktive liv end andre."

"At lede efter de mindste SMBH'er i nærliggende galakser kan derfor hjælpe os med at afsløre, hvordan SMBH'er starter, " fortsatte Dr. Sarzi.

I deres undersøgelse, det internationale hold brugte helt nye teknikker til at zoome længere ind i hjertet af en lille nærliggende galakse, kaldet NGC404, end nogensinde før, giver dem mulighed for at observere de hvirvlende gasskyer, der omgav SMBH i dets centrum.

ALMA-teleskopet gjorde det muligt for holdet at løse gasskyerne i hjertet af galaksen, afslører detaljer kun 1,5 lysår på tværs, hvilket gør dette til et af de højeste gaskort, der nogensinde er lavet af en anden galakse.

At være i stand til at observere denne galakse med så høj opløsning gjorde det muligt for holdet at overvinde ti års modstridende resultater og afsløre den sande natur af SMBH i galaksens centrum.

"Vores undersøgelse viser, at vi med denne nye teknik virkelig kan begynde at udforske både egenskaberne og oprindelsen af ​​disse mystiske objekter, " fortsatte Dr. Davis.

"Hvis der er en minimumsmasse for et supermassivt sort hul, vi har ikke fundet det endnu."

Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort i dag i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .