Zdjęcie rentgenowskie Chandra Deep Field-North. Źródło zdjęcia: NASA / PSU Kliknij, aby powiększyć
Dane z badań obserwacyjnych wykonanych promieniami rentgenowskimi pokazują, że czarne dziury są znacznie liczniejsze i ewoluowały inaczej, niż naukowcy mogliby się spodziewać, według astronoma z Penn State.
„Chcieliśmy spisu wszystkich czarnych dziur i chcieliśmy wiedzieć, jakie są” - powiedział Niel Brandt, profesor astronomii i astrofizyki. „Chcieliśmy również zmierzyć wzrost czarnych dziur w historii Wszechświata.”
Brandt i inni badacze właśnie to zrobili, patrząc na skrawek nieba na półkuli północnej zwany Głębokim Polem Chandra-Północ, wykorzystując Obserwatorium Rentgenowskie Chandra NASA i podobną łatkę na półkuli południowej zwaną Głębokim Głębokim Polem Chandra-Południe . Ankiety przeprowadzane są również w innych częściach nieba przy użyciu zarówno Chandra, jak i rentgenowskiego Multi-Mirror Mission-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Naukowcy przyjrzeli się emisjom promieniowania rentgenowskiego, ponieważ obszary wokół czarnych dziur emitują promieniowanie rentgenowskie, a także światło widzialne. Przenikliwy charakter promieni rentgenowskich zapewnia bezpośredni sposób identyfikacji czarnych dziur. Korzystanie z promieni rentgenowskich umożliwia również astronomom wskazanie czarnych dziur w centrach galaktyk bez ich wypłukiwania przez widzialne światło pochodzące z gwiazd galaktyki - powiedział Brandt uczestnikom dorocznego spotkania American Association for Advancement of Science w St. Louis, Mo. 17 lutego. Badane przez nich czarne dziury to te, które znajdują się w centrach galaktyk i aktywnie emitują promieniowanie rentgenowskie, dlatego nazywane są aktywnymi jądrami galaktycznymi.
„Znajdujemy aktywne super masywne czarne dziury w centrach masywnych galaktyk” - powiedział Brandt. „Nasza galaktyka ma również własną czarną dziurę w centrum, mierzącą 2,6 miliona mas Słońca. Nasza czarna dziura nie jest dzisiaj aktywna, ale zakładamy, że była aktywna w przeszłości. ”
W tych głębokich, pozagalaktycznych badaniach rentgenowskich badano starannie wybrane plamy nieba, które są w dużej mierze wolne od wszystkiego, co mogłoby zakłócać uzyskiwanie danych rentgenowskich. Chandra patrzyła na Głębokie Pole Chandra-Północ - obszar nieba o dwie trzecie wielkości Księżyca w pełni - przez okres 23 dni w ciągu dwóch lat. Naukowcy wykryli około 600 źródeł promieniowania rentgenowskiego. Po porównaniu zdjęć rentgenowskich z obrazami optycznymi dokładnie tego samego kawałka nieba wykonanego przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a, prawie wszystkie 600 źródeł punktowych odpowiadało galaktykom optycznym, co sugeruje, że czarne dziury, które były źródłami podpisu rentgenowskiego, znajdowały się w centra galaktyk.
„Astronomowie rentgenowscy radzą sobie lepiej niż ktokolwiek inny około dziesięć razy, jeśli chodzi o identyfikację tych aktywnych jąder galaktycznych” - powiedział Brandt. „Przy dłuższym czasie moglibyśmy zrobić jeszcze lepiej, idąc jeszcze głębiej”.
Naukowcy odkryli, że super masywne czarne dziury są liczniejsze, niż moglibyśmy się spodziewać. Odkryli również, że czarne dziury ewoluowały inaczej niż astronomowie oczekiwali przed pracą Chandry. Ekstrapolując z 600 czarnych dziur znalezionych przez Chandrę, Brandt sugeruje, że na całym niebie jest około 300 milionów super masywnych czarnych dziur.
Istnienie tak wielu czarnych dziur potwierdziło, że to, co kiedyś uważano za prawdziwie rozproszone promieniowanie kosmiczne promieniowania rentgenowskiego, faktycznie pochodzi ze źródeł punktowych.
W latach 60. astronomowie odkryli kwazary, bardzo odległe, bardzo świecące czarne dziury, w centrach galaktycznych. Kwazary, początkowo nazywane quasi-gwiezdnymi źródłami radiowymi, były intensywnie badane. Naukowcy wkrótce zdali sobie sprawę, że tylko niektóre z tych obiektów były nadajnikami radiowymi i że powstały one na początku historii Wszechświata.
„Chociaż kwazary są spektakularne, nie są reprezentatywne dla typowych aktywnych jąder galaktycznych”, powiedział Brandt. „Teraz, korzystając z Chandry i innych obserwatoriów rentgenowskich, możemy znaleźć i zbadać typowe aktywne jądra galaktyczne o umiarkowanej jasności w odległym Wszechświecie o dużym przesunięciu ku czerwieni”.
Kwazary i aktywne jądra galaktyczne o średniej jasności również ewoluowały inaczej. Kwazary są fenomenem młodych galaktyk, zaś aktywne jądra galaktyczne o umiarkowanej jasności osiągają szczyt w późniejszym czasie.
„Chcielibyśmy wiedzieć, czy aktywne jądra galaktyczne zmieniają się w czasie kosmicznym” - powiedział Brandt. „Czy czarne dziury żyją i rosną w taki sam sposób w historii Wszechświata?”
Badacze przyjrzeli się względnej ilości mocy wychodzącej z promieni rentgenowskich w porównaniu z innymi długościami fal i stwierdzili, że stosunek ten nie zmienia się w ciągu 13 miliardów lat. Spojrzeli na widma rentgenowskie i stwierdzili, że one również nie zmieniły się w czasie.
„Pomimo ogromnych zmian gęstości przestrzeni w tylnych otworach, poszczególne silniki napędzające aktywne jądra galaktyczne są wyjątkowo stabilne”, powiedział Brandt.
Brandt uważa, że Chandra może obserwować Głębokie Pole Północne Chandra przez dłuższy czas i uzyskiwać bardziej wrażliwe, głębsze dane. Doprowadziłoby to do światła galaktyk, które są obecnie zasłonięte. Zbierałby także więcej promieni rentgenowskich, umożliwiając lepsze analizy spektralne i zmienności rentgenowskiej. Przy bardziej czułym sondowaniu naukowcy wykrywają także coraz więcej nieaktywnych galaktyk, takich jak nasza.
„Chandra działa dobrze od sześciu lat” - powiedział Brandt. „Nie ma powodu, dla którego Chandra i Newton nie mogą obserwować przez kolejne 10 lub więcej lat.”
Oryginalne źródło: PSU News Release
