Największe czarne dziury osiągają pewien punkt, a następnie nie rosną, zgodnie z najlepszymi jak dotąd ankietami na temat czarnych dziur wykonanymi w Obserwatorium Rentgenowskim Chandra. Naukowcy odkryli również wiele wcześniej ukrytych czarnych dziur, które są znacznie poniżej ich limitu masy.
Te nowe wyniki potwierdzają ostatnie prace teoretyczne dotyczące wzrostu czarnych dziur i galaktyk. Największe czarne dziury, te o masie co najmniej 100 milionów razy większej od Słońca, zjadły żarłocznie podczas wczesnego Wszechświata. Prawie wszystkim miliardy lat temu skończyło się „jedzenie” i zaczęto stosować dietę z przymusowego głodu.
Skoncentruj się na czarnych dziurach na głębokim polu północnym Chandra Skup się na czarnych dziurach na głębokim polu północnym Chandra
Z drugiej strony czarne dziury między około 10 a 100 milionami mas Słońca były zgodne z bardziej kontrolowanym planem odżywiania. Ponieważ wzięli mniejsze porcje gazu i pyłu, nadal rosną.
„Nasze dane pokazują, że niektóre supermasywne czarne dziury wydają się gryźć, podczas gdy inne wolą wypas”, powiedziała Amy Barger z University of Wisconsin w Madison i University of Hawaii, główny autor artykułu opisującego wyniki w najnowszym wydaniu The Astronomical Journal (luty 2005). „Teraz lepiej niż kiedykolwiek rozumiemy, jak rosną supermasywne czarne dziury”.
Jednym z objawień jest to, że istnieje silny związek między wzrostem czarnych dziur a narodzinami gwiazd. Wcześniej astronomowie dokładnie badali przyrost naturalny gwiazd w galaktykach, ale nie wiedzieli zbyt wiele o czarnych dziurach w ich ośrodkach.
„Galaktyki te tracą materiał w swoich centralnych czarnych dziurach w tym samym czasie, gdy tworzą gwiazdy” - powiedział Barger. „Więc jakikolwiek mechanizm rządzący powstawaniem gwiazd w galaktykach również reguluje wzrost czarnej dziury”.
Astronomowie dokonali dokładnego spisu zarówno największych, aktywnych czarnych dziur w oddali, jak i stosunkowo mniejszych, spokojniejszych bliżej. Teraz, po raz pierwszy, te pomiędzy zostały poprawnie policzone.
Wzrost ilustrowany największymi czarnymi dziurami Wzrost ilustrowany największymi czarnymi dziurami
„Musimy mieć dokładną liczbę głowic w czasie wszystkich rosnących czarnych dziur, jeśli kiedykolwiek mamy nadzieję zrozumieć ich nawyki, że tak powiem”, współautor Richard Mushotzky z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD.
Same supermasywne czarne dziury są niewidoczne, ale ogrzany wokół nich gaz - z których część ostatecznie wpadnie do czarnej dziury - wytwarza ogromne ilości promieniowania w centrach galaktyk w miarę wzrostu czarnych dziur.
Badanie opierało się na najgłębszych uzyskanych obrazach rentgenowskich, głębokich polach Chandra na północy i południu, a także na kluczowym badaniu obszaru o nazwie „Otwór Lockmana”. Odległości do źródeł promieniowania rentgenowskiego zostały określone za pomocą optycznej obserwacji spektroskopowej w 10-metrowym teleskopie Keck na Mauna Kea na Hawajach i pokazują zasięg czarnych dziur w odległości mniejszej niż miliard do 12 miliardów lat świetlnych.
Ponieważ promienie rentgenowskie mogą przenikać do gazu i pyłu, które blokują emisję optyczną i ultrafioletową, obrazy rentgenowskie o bardzo długiej ekspozycji są niezbędne do znalezienia czarnych dziur, które w przeciwnym razie pozostałyby niezauważone.
Chandra odkryła, że wiele czarnych dziur mniejszych niż około 100 milionów słońc jest zakopanych w dużych ilościach pyłu i gazu, co uniemożliwia wykrycie światła optycznego z nagrzanego materiału w pobliżu czarnej dziury. Promieniowanie rentgenowskie jest bardziej energetyczne i może zakopywać się przez ten pył i gaz. Jednak największa z czarnych dziur wykazuje niewielkie oznaki zaciemnienia przez pył lub gaz. W formie samokontroli ciężaru silne wiatry generowane przez szaleństwo czarnej dziury mogły usunąć pozostały pył i gaz.
Odkryto inne aspekty wzrostu czarnej dziury. Na przykład typowy rozmiar galaktyk podlegających supermasywnemu tworzeniu się czarnych dziur zmniejsza się wraz z czasem kosmicznym. Takie „kosmiczne zmniejszanie rozmiarów” było wcześniej obserwowane dla galaktyk podlegających formowaniu się gwiazd. Wyniki te dobrze łączą się z obserwacjami pobliskich galaktyk, które stwierdzają, że masa supermasywnej czarnej dziury jest proporcjonalna do masy centralnego regionu jej galaktyki gospodarza.
Innymi współautorami artykułu w numerze Astronomical Journal z lutego 2005 r. Byli Len Cowie, Wei-Hao Wang i Peter Capak (Institute for Astronomy, Univ. Of Hawaii), Yuxuan Yang (GSFC and the Univ. Of Maryland) , College Park) i Aaron Steffan (Univ. Of Wisconsin, Madison).
NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla NASA Space Mission Directorate w Waszyngtonie. Northrop Grumman z Redondo Beach, Kalifornia, dawniej TRW, Inc., był głównym wykonawcą obserwatorium. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Centrum Rentgenowskiego Chandra w Cambridge, Massachusetts.
Dodatkowe informacje i zdjęcia są dostępne na stronie: http://chandra.harvard.edu i http://chandra.nasa.gov
Oryginalne źródło: Chandra News Release
