Pressemeddelelse

Sort hul fanget, mens det skaber en galakse?

30. november 2009

Hvad kom først – de supertunge sorte huller, der med rasende fart fortærer stof, eller de enorme galakser, hvor de bor? En ny række af enestående observationer af et sort hul uden et hjem peger på et helt nyt muligt scenario: Sorte huller kan ”bygge” deres egen værtsgalakse. Dette kan være det længe søgte manglende led til at forstå, hvorfor sorte huller er tungere, når de ligger i galakser, der indeholder flere stjerner.

”’Hønen og ægget’-spørgsmålet om det er en galakse eller dens sorte hul, der kommer først, er et af de mest omdiskuterede emner i astrofysik i dag”, siger hovedforfatter David Elbaz. ”Vores undersøgelse tyder på, at supertunge sorte huller kan udløse dannelsen af stjerner, altså ’bygge’ deres egen værtsgalakse. Denne forbindelse kan også forklare, hvorfor galakser, der huser større sorte huller, har flere stjerner.”

For at nå frem til en så usædvanlig konklusion, har holdet af astronomer foretaget omfattende observationer af et ejendommeligt objekt, den nærtliggende kvasar HE0450-2958 (se ESO PR 23/05 for en tidligere undersøgelse af dette objekt), som er den eneste, hvor en værtgalakse endnu ikke er blevet registreret [1]. HE0450-2958 befinder sig omkring fem milliarder lysår væk.

Indtil nu har man formodet, at kvasarens værtsgalakse er skjult bag store mængder støv, og derfor brugte astronomerne et midt-infrarødt-instrument på ESO’s Very Large Telescope til observationerne [2]. Ved disse bølgelængder lyser støvskyer meget kraftigt, og er lette at registrere. ”Observationer ved disse bølgelængder ville give os mulighed for at spore støv, der muligvis skjuler værtsgalaksen,” siger Knud Jahnke, der ledede observationerne gennemført ved VLT. ”Imidlertid har vi ikke fundet noget. I stedet opdagede vi, at en galakse i kvasars nærmeste nabolag, der tilsyneladende ikke har noget med kvasaren at gøre, producerer stjerner i et hektisk tempo.”

Disse observationer har givet et overraskende nyt syn på systemet. Mens ingen spor af stjerner er afsløret omkring det sorte hul, er dens ledsagergalakse meget rig på lysstærke og meget unge stjerner. Den danner stjerner med en rate svarende til 350 stjerner som Solen pr. år. Det er hundrede gange mere end typiske rater for galakser i det lokale Univers.

Tidligere observationer har vist, at ledsagergalaksen faktisk er under beskydning: Kvasaren udspyr en jetstråle af meget energirige partikler mod nabogalaksen, ledsaget af en hurtig strøm af gas. Indsprøjtningen af stof og energi i galaksen peger på, at kvasaren måske selv forårsager dannelsen af stjerner og dermed skaber sin egen værtsgalakse; i et sådant scenario, har galakser udviklet sig fra skyer af gas ramt af de energirige stråler, der kommer fra kvasarer.

”De to objekter vil i fremtiden smelte sammen: kvasaren bevæger sig med en hastighed på kun få gange titusinder km/t i forhold til ledsagergalaksen og deres adskillelse er kun omkring 22.000 lysår,” siger Elbaz. ”Selvom kvasaren stadig er ’nøgen’, vil den med tiden blive ’klædt på’, når den smelter sammen med sin stjernerige ledsager. Den vil så endelig bo inde i en værtsgalakse, ligesom alle andre kvasarer.”

Holdet har således identificeret sorte hullers jetstråler som en mulig drivkraft for galaksedannelse, som også kan udgøre det længe søgte manglende led til at forstå, hvorfor massen af sorte huller er større i galakser, der indeholder flere stjerner [3].

”En naturlig forlængelse af vores arbejde er at søge efter lignende objekter i andre systemer,” siger Jahnke.

Fremtidige instrumenter, som Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, European Extremely Large Telescope og NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, vil kunne søge efter sådanne objekter ved endnu større afstande og derved undersøge forbindelsen mellem sorte huller og dannelsen af galakser i de mere fjerne dele af Universet.

Noter

[1] Supertunge sorte huller findes i de fleste store galaksers kerneområder. I modsætning til det inaktive og udsultede sorte hul midt i Mælkevejen, siges en del af dem at være aktive, mens de spiser enorme mængder af materiale. Denne voldsomme aktivitet skaber en betydelig frigivelse af energi i hele det elektromagnetiske spektrum. Særligt spektakulære er kvasarer, hvor den aktive kerne er så overvældende klar, at den overstråler værtsgalaksen.

[2] Denne del af undersøgelsen er baseret på observationer foretaget ved midt-infrarøde bølgelængder med det kraftige VISIR-instrument (VLT spektrometer og kamera for midt-infrarødt lys) på VLT, kombineret med yderligere data, herunder spektre lavet med VLT-FORS, optiske og infrarøde billeder fra NASA/ESA Rumteleskopet Hubble og radioobservationer fra Australia Telescope National Facility.

[3] De fleste galakser i det lokale Univers indeholder et supertungt sort hul med en masse på omkring en syvhundrededel af massen af stjerner i bulen (den centrale del af galaksen). Årsagen til forholdet mellem det sorte huls masse i forhold stjernernes masse, er et af de mest omdiskuterede emner i moderne astrofysik.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel offentliggjort i Astronomy & Astrophysics: “Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?” af Elbaz et al., og i Astrophysical Journal “The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG” af Jahnke et al.

Holdet er sammensat af David Elbaz (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Frankrig), Knud Jahnke (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland), Eric Pantin (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Frankrig), Damien Le Borgne (Paris University 6 and CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris, Frankrig) og Géraldine Letawe (Institut d'Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Belgien).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 14 medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelige artikler: http://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/200912848/pdf og http://arxiv.org/abs/0906.0365

• David Elbaz’ hjemmeside: http://david.elbaz3.free.fr

 

Kontakter

David Elbaz
CEA, Saclay
France
Tel: +33 (0)1 69 08 54 39
E-mail: delbaz@cea.fr

Knud Jahnke
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg Tel: +49 6221 528 398
E-mail: jahnke@mpia-hd.mpg.de

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso0946 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.