A NASA Chandra X-ray Observatory új bizonyítékai kihívást jelentenek az uralkodó ötletekről arról, hogy a galaxisok központjában hogyan nőnek a fekete lyukak. A csillagászok már régóta azt gondolják, hogy a szupermasszív fekete lyuk és a csillagok gömbölyödése a fogadó galaxis közepén azonos sebességgel növekszik - minél nagyobb a dudor, annál nagyobb a fekete lyuk. A Chandra-adatok új tanulmánya azonban két közeli galaxist fedez fel szupermasszív fekete lyukakkal, amelyek gyorsabban növekednek, mint maguk a galaxisok.
A galaxis közepén lévő hatalmas fekete lyuk tömege általában egy apró része - körülbelül 0,2 százaléka - annak a tömegnek, amelyet az azt körülvevő dudor vagy sűrűen pakolt csillagok régiója tartalmaz. A legfrissebb Chandra-tanulmány, az NGC 4342 és az NGC 4291 galaxis célpontjai 10-35-szer nagyobb fekete lyukakkal rendelkeznek, mint a dudorokkal összehasonlítva. A Chandrával folytatott új megfigyelések azt mutatják, hogy a sötét anyag halói vagy hatalmas burkolói, amelyekben ezek a galaxisok találhatók, túlsúlyosak.
Ez a tanulmány arra utal, hogy a két szupermasszív fekete lyuk és evolúciójuk a sötét anyag halójukhoz kapcsolódik, és nem növekedtek együtt a galaktikus hullámokkal. Ebben a nézetben a fekete lyukak és a sötét anyag halóinak nincs túlsúlya, de a galaxisok teljes tömege túl alacsony.
"Ez több bizonyítékkal szolgál az asztrofizika két leginkább titokzatos és legsötétebb jelensége - a fekete lyukak és a sötét anyag - közötti kapcsolatban ezekben a galaxisokban" - mondta Akos Bogdan a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA), Cambridge, Mass ., aki vezette az új tanulmányt.
Az NGC 4342 és az NGC 4291 kozmikus értelemben a Föld közelében van, 75 és 85 millió fényév távolságban. A csillagászok a korábbi megfigyelések alapján tudták, hogy ezek a galaxisok viszonylag nagy tömegű fekete lyukakat tárolnak, de nem tudják, mi az oka az egyenlőtlenségnek. Az új Chandra megfigyelések alapján azonban képesek kizárni az árapály-eltávolítás néven ismert jelenséget.
Az árapály-eltávolítás akkor fordul elő, amikor a galaxis egyes csillagjait gravitáció távolítja el egy másik galaxissal való szoros találkozás során. Ha ilyen árapály-eltávolítás zajlott volna, a haloszlókból nagyrészt hiányoznának. Mivel a sötét anyag távolabb esik a galaxisoktól, lazábban kötődik hozzájuk, mint a csillagok, és valószínűbb, hogy elhúzódik.
Az árapály sztrippelésének kizárására a csillagászok Chandrát használtak, hogy a két galaxis körül forró, röntgen-sugárzó gáz bizonyítékait keressék. Mivel a forró gáz nyomása - röntgenfelvételek alapján becsülve - egyensúlyba hozza az összes anyag gravitációs vonzását a galaxisban, az új Chandra adatok információt szolgáltathatnak a sötét anyag halókról. Megállapítást nyert, hogy a forró gáz széles körben elterjedt az NGC 4342 és az NGC 4291 környékén, ami arra utal, hogy minden galaxisban szokatlanul hatalmas sötét anyagú halogén található, és hogy az árapályok eltávolítása nem valószínű.
"Ez a legtisztább bizonyíték arra, hogy a közeli világegyetemben a fekete lyukak gyorsabban növekednek, mint a gazda galaxisuk" - mondta Bill Forman, a CfA társszerzője. "Nem az, hogy a galaxisokat veszélyeztette a szoros találkozók, hanem nekik valamiféle letartóztatott fejlemények voltak."
Hogyan növekszik egy fekete lyuk tömege gyorsabban, mint a gazdagépe csillagtömege? A tanulmány szerzői szerint a galaxis központjában lassan forgó gáz nagy koncentrációja a fekete lyuk történetének nagyon korai szakaszában. Gyorsan növekszik, és növekedésével az akkumuláció során felhalmozódó vagy nyelni képes gázmennyiség növekszik. Miután a fekete lyuk elérte a kritikus tömeget, a folyamatos gázfogyasztás által táplált kitörések megakadályozzák a lehűlést és korlátozzák az új csillagok képződését.
"Lehetséges, hogy a szupermasszív fekete lyuk már izmos méretet ért el, még mielőtt sok csillag lenne a galaxisban” - mondta Bogdan. "Ez jelentős változás abban a gondolkodásmódunkban, hogy a galaxisok és a fekete lyukak hogyan alakulnak együtt."
Az eredményeket június 11-én mutatták be az Amerikai Csillagászati Társaság 220. ülésén, alaszkai Anchorage-ban. A tanulmányt elfogadták az The Astrophysical Journal publikációjában is.
