Et kæmpe sort hul, der spinder langsommere end sine jævnaldrende

Astronomer har lavet en rekordstor måling af et sort huls spin, en af ​​to grundlæggende egenskaber ved sorte huller. NASAs Chandra X-ray Observatory viser, at dette sorte hul spinder langsommere end de fleste af dets mindre fætre.

Dette er det mest massive sorte hul med en nøjagtig spin-måling og giver hints om, hvordan nogle af universets største sorte huller vokser.

Supermassive sorte huller indeholder millioner eller endda milliarder af gange mere masse end Solen. Astronomer tror, ​​at næsten alle store galakser har et supermassivt sort hul i centrum. Selvom eksistensen af ​​supermassive sorte huller ikke er i tvivl, arbejder videnskabsmænd stadig på at forstå, hvordan de vokser og udvikler sig. En kritisk oplysning er, hvor hurtigt de sorte huller spinder.

"Hvert sort hul kan defineres ved blot to tal:dets spin og dets masse," sagde Julia Sisk-Reynes fra Institute of Astronomy (IoA) ved University of Cambridge i Storbritannien, som ledede den nye undersøgelse. "Selvom det lyder ret simpelt, har det vist sig at være utroligt svært at finde ud af disse værdier for de fleste sorte huller."

Til dette resultat observerede forskere røntgenstråler, der hoppede af en skive af materiale, der hvirvlede rundt om det sorte hul i en kvasar kendt som H1821+643. Kvasarer indeholder hurtigt voksende supermassive sorte huller, der genererer store mængder stråling i et lille område omkring det sorte hul. H1821+643's sorte hul ligger i en galaksehob omkring 3,4 milliarder lysår fra Jorden og er mellem omkring tre og 30 milliarder solmasser, hvilket gør det til en af ​​de mest massive kendte. I modsætning hertil vejer det supermassive sorte hul i midten af ​​vores galakse omkring fire millioner sole.

De stærke gravitationskræfter nær det sorte hul ændrer intensiteten af ​​røntgenstråler ved forskellige energier. Jo større ændringen er, desto tættere skal den indvendige kant af skiven være på punktet, hvor det sorte hul ikke vender tilbage, kendt som begivenhedshorisonten. Fordi et roterende sort hul trækker rummet rundt med sig og tillader stof at kredse tættere på det, end det er muligt for et ikke-spinrende hul, kan røntgendata vise, hvor hurtigt det sorte hul spinder.

"Vi fandt ud af, at det sorte hul i H1821+643 drejer omkring halvt så hurtigt som de fleste sorte huller, der vejer mellem omkring en million og ti millioner sole," sagde medforfatter Christopher Reynolds, også fra IoA. "Million-dollar-spørgsmålet er:hvorfor?"

Svaret kan ligge i, hvordan disse supermassive sorte huller vokser og udvikler sig. Dette relativt langsomme spin understøtter ideen om, at de mest massive sorte huller som H1821+643 gennemgår det meste af deres vækst ved at smelte sammen med andre sorte huller, eller ved at gas trækkes indad i tilfældige retninger, når deres store skiver bliver forstyrret.

Supermassive sorte huller, der vokser på disse måder, vil sandsynligvis ofte gennemgå store ændringer af spin, herunder at blive bremset eller skruet i den modsatte retning. Forudsigelsen er derfor, at de mest massive sorte huller bør observeres at have et bredere interval af spinhastigheder end deres mindre massive slægtninge.

På den anden side forventer videnskabsmænd, at mindre massive sorte huller akkumulerer det meste af deres masse fra en gasskive, der spinder omkring dem. Fordi sådanne diske forventes at være stabile, nærmer det indkommende stof sig altid fra en retning, der vil få de sorte huller til at spinde hurtigere, indtil de når den maksimalt mulige hastighed, som er lysets hastighed.

"Det moderate spin for dette ultramassive objekt kan være et vidnesbyrd om den voldelige, kaotiske historie om universets største sorte huller," sagde medforfatter James Matthews, også fra IoA. "Det kan også give indsigt i, hvad der vil ske med vores galakses supermassive sorte hul milliarder af år i fremtiden, når Mælkevejen kolliderer med Andromeda og andre galakser."

Dette sorte hul giver information, der supplerer, hvad astronomer har lært om de supermassive sorte huller set i vores galakse og i M87, som blev afbildet med Event Horizon Telescope. I de tilfælde er det sorte huls masser velkendte, men det er spindet ikke.

Et papir, der beskriver disse resultater fra Sisk-Reynes og hendes samarbejdspartnere, vises i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

NASAs Marshall Space Flight Center administrerer Chandra-programmet. Smithsonian Astrophysical Observatorys Chandra X-ray Center kontrollerer videnskabelige operationer fra Cambridge, Massachusetts, og flyveoperationer fra Burlington, Massachusetts. + Udforsk yderligere

Very Large Telescope afslører det nærmeste par supermassive sorte huller endnu