A NASA Chandra röntgenmegfigyelő központja határozott bizonyítékokat kapott arról, hogy egy távoli kvazár, amely kevesebb, mint egy milliárd évvel a Nagyrobbanás után jött létre, tartalmaz egy teljesen megnövekedett szupermasszív fekete lyukat, amely húsz trillió nap Nap energiáját generálja. Ilyen hatalmas fekete lyukak létezése a világegyetem korai korszakában megkérdőjelezi a galaxisok és a szupermasszív fekete lyukak kialakulásának elméleteit.
Daniel Schwartz és Shanil Virani csillagászok a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból (Cambridge, MA) megfigyelték az SDSSp J1306 néven ismert kvazárt, amely 12,7 milliárd fényévnyire van. Mivel az Univerzum becslése szerint 13,7 milliárd éves, úgy látjuk a kvazárt, mint egy milliárd évvel a Nagyrobbanás után. Megállapították, hogy az röntgen sugarak megoszlása az energiával, vagy a röntgenspektrum nem különbözik a közeli, régebbi kvazároktól. Hasonlóképpen, az SDSSp J1306 optikai és röntgenhullámhosszúságának relatív fényereje hasonló volt a közeli kvazárok csoportjához. Az optikai megfigyelések szerint a fekete lyuk tömege körülbelül egymilliárd napenergiát jelent.
Egy újabb korai korszakú szupermasszív fekete lyuk bizonyítékait korábban tették közzé a Kaliforniai Technológiai Intézet és az Egyesült Királyság tudósok egy csoportja az XMM-Newton röntgen műhold segítségével. Megfigyelték az SDSSp J1030 kvazárat 12,8 milliárd fényév távolságban, és lényegében ugyanazt az eredményt találták a röntgenspektrumon, mint a Smithsonian tudósok az SDSSp J1306 esetében. A Chandra pontos helyének és spektrumának az SDSSp J1306-hoz közel azonos tulajdonságai kiküszöbölik az előrehaladó szupermasszív fekete lyukak fennmaradó bizonytalanságát.
"Úgy tűnik, hogy ez a két eredmény azt jelzi, hogy a szupermasszív fekete lyukak röntgenfelvételek előállítása lényegében ugyanaz maradt az Univerzum nagyon korai időszaka óta" - mondta Schwartz. "Ez azt sugallja, hogy egy hatalmas galaxisban a központi fekete lyukú motor hamarosan a Big Bang után alakult ki."
Általános egyetértés van a csillagászok között abban, hogy a szupermasszív fekete lyukak környékéről származó X-sugárzást akkor generálják, amikor a gázt egy fekete lyuk felé húzzák, és millióra-milliárd fokra hevítik. A beáramló gáz nagy része egy gyorsan forgó tárcsába koncentrálódik, amelynek belső részében forró légkör vagy korona található, ahol a hőmérséklet több milliárd fokra emelkedhet.
Noha a pontos geometria és a röntgenfelvétel részletei nem ismertek, számos kvazár vagy szupermasszív fekete lyuk megfigyelései kimutatták, hogy sokuk nagyon hasonló röntgenspektrummal rendelkezik, különösen nagy röntgenenergia esetén. Ez azt sugallja, hogy az alapgeometria és -mechanizmus ugyanazok az objektumok.
A fiatal szupermasszív fekete lyukak röntgen-spektrumainak figyelemre méltó hasonlósága a sokkal idősebbekkel azt jelenti, hogy a szupermasszív fekete lyukak és azok akkumulációs korongjai már kevesebb mint egymilliárd évvel a Nagyrobbanás után voltak helyben. Az egyik lehetőség az, hogy 100 napelemes tömegű fekete lyuk milliói alakultak ki a hatalmas csillagok összeomlásából a fiatal galaxisban, és ezután egymilliárd napenergia tömegű fekete lyukat építettek a galaxis közepén egyesülések és gázkibocsátás révén.
Annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy mikor és mikor alakultak ki a szupermasszív fekete lyukak, az csillagászok a nagyon mély Chandra expozíciókat és más felméréseket használják fel a korábban korban élő kvazárok azonosítására és tanulmányozására.
Schwartz és Virani SDSSp J1306-ról szóló tanulmányát az Astrophysical Journal 2004. november 1-jei számában tették közzé. Duncan Farrah és munkatársai SDSS J1030-ról szóló tanulmányát az Astrophysical Journal 2004. augusztus 10-i számában tették közzé.
Chandra 2003 novemberében körülbelül 33 órán keresztül megfigyelte a J1306-at az Advanced CCD képalkotó spektrométer (ACIS) készülékkel. A NASA Marshall űrrepülési központja, Huntsville, Alaszka, a NASA Washingtoni Űrtudományi Irodájának Chandra programját kezeli. Northrop Grumman, a kaliforniai Redondo Beach, korábban a TRW Inc. volt a fő fejlesztő vállalkozás a obszervatórium számára. A Smithsonian Astrophysical Observatory irányítja a tudományt és a repülési műveleteket a Chandra X-ray Center-ről Cambridge-ben, Mass.
További információk és képek a következő címen érhetők el:
http://chandra.harvard.edu és http://chandra.nasa.gov
Eredeti forrás: Chandra sajtóközlemény
