Nové dôkazy z Chandra X-ray Observatory agentúry NASA sú výzvou pre prevládajúce myšlienky o tom, ako čierne diery rastú v centrách galaxií. Astronómovia už dlho mysleli, že supermasívna čierna diera a hrče hviezd v strede jej hostiteľskej galaxie rastú rovnako rýchlo - čím väčšia je vydutina, tým väčšia je čierna diera. Nová štúdia údajov z Chandry však odhalila dve blízke galaxie so supermasívnymi čiernymi dierami, ktoré rastú rýchlejšie ako samotné galaxie.
Hmota obrovskej čiernej diery v strede galaxie je obyčajne nepatrná frakcia - asi 0,2 percenta - hmoty obsiahnutej v vydutiu alebo oblasti husto zhustených hviezd, ktoré ju obklopujú. Ciele najnovšej štúdie Chandra, galaxie NGC 4342 a NGC 4291, majú čierne diery 10 až 35-krát hmotnejšie, ako by sa mali porovnať s ich hrčkami. Nové pozorovania s Chandrou ukazujú, že svätožiare alebo masívne obálky temnej hmoty, v ktorej sú tieto galaxie umiestnené, majú tiež nadváhu.
Táto štúdia naznačuje, že dve superhmotné čierne diery a ich vývoj sú viazané na ich halóny temnej hmoty a nerástli spolu s galaktickými hrčkami. Z tohto pohľadu nie sú čierne diery a halóny tmavej hmoty s nadváhou, ale celková hmotnosť v galaxiách je príliš nízka.
„Toto nám dáva viac dôkazov o prepojení medzi dvoma najzáhadnejšími a najtmavšími fenoménmi astrofyziky - čiernymi dierami a temnou hmotou - v týchto galaxiách,“ povedal Akos Bogdan z Harvard-Smithsonianského centra pre astrofyziku (CfA) v Cambridge, Massachusetts. ., ktorý viedol novú štúdiu.
NGC 4342 a NGC 4291 sú kozmicky blízko Zeme vo vzdialenosti 75 miliónov a 85 miliónov svetelných rokov. Astronómovia z predchádzajúcich pozorovaní vedeli, že tieto galaxie sú hostiteľmi čiernych dier s relatívne veľkými hmotnosťami, nie sú si však istí, čo je za túto nerovnosť zodpovedné. Na základe nových pozorovaní Chandry sú však schopní vylúčiť jav známy ako prílivové odstraňovanie.
K odlivu prílivu dochádza, keď sú niektoré hviezdy galaxie odtiahnuté gravitáciou počas blízkeho stretnutia s inou galaxiou. Keby došlo k takému odlivu, prílivy by väčšinou chýbali. Pretože temná hmota siaha ďalej od galaxií, je s nimi voľnejšie spojená ako hviezdy a je pravdepodobnejšie, že bude stiahnutá.
Na vylúčenie prílivu a odlivu používali astronómovia Chandru, aby hľadali dôkazy horúceho plynu emitujúceho röntgenové žiarenie okolo oboch galaxií. Pretože tlak horúceho plynu - odhadnutý z röntgenových snímok - vyvažuje gravitačné pôsobenie všetkej hmoty v galaxii, nové údaje z Chandry môžu poskytnúť informácie o halos temnej hmoty. Zistilo sa, že horúci plyn je široko distribuovaný okolo NGC 4342 a NGC 4291, z čoho vyplýva, že každá galaxia má nezvyčajne masívny halogén temnej hmoty a že je nepravdepodobné, že by došlo k odlivu.
„Toto je najjasnejší dôkaz, aký máme, v blízkom vesmíre, o čiernych dierach, ktoré rastú rýchlejšie ako ich hostiteľská galaxia,“ uviedol spoluautor Bill Forman, tiež CfA. "Nie je to tak, že by galaxie boli kompromitované blízkymi stretnutiami, ale namiesto toho mali nejaký zatknutý vývoj."
Ako môže hmotnosť čiernej diery rásť rýchlejšie ako hviezdna hmota jej hostiteľskej galaxie? Autori štúdie naznačujú, že veľká koncentrácia plynu, ktorý sa pomaly točí v galaktickom centre, je tým, čo čierna diera spotrebuje veľmi skoro vo svojej histórii. Rastie rýchlo a spolu s rastom množstva plynu, ktoré môže nahromadiť alebo prehltnúť, sa zvyšuje spolu s výstupom energie z narastania. Keď čierna diera dosiahne kritickú hmotnosť, výbuchy poháňané pokračujúcou spotrebou plynu bránia ochladzovaniu a obmedzujú výrobu nových hviezd.
"Je možné, že supermasívna čierna diera dosiahla statnú veľkosť predtým, ako v galaxii bolo veľa hviezd," uviedol Bogdan. "Je to významná zmena v našom spôsobe premýšľania o tom, ako sa vyvíjajú galaxie a čierne diery."
Výsledky boli predstavené 11. júna na 220. zasadnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Anchorage na Aljaške. Štúdia bola tiež prijatá na uverejnenie v The Astrophysical Journal.
