Stjernen spinner i verdensrommet

Forbindelse mellom svarte hull og dannelse av galakser oppdaget

De to elliptiske galaksene NGC 4621 og NGC 4472 i Virgo-galakse-klyngen ser veldig like ut i stor skala (bilder fra Sloan Digitial Sky Survey til høyre). Når man imidlertid forstørrer kjernefysiske regioner, er stjernetettheten i sentrum av NGC 4472 mye lavere enn i sentrum av NGC 4621. I NGC 4472 ble stjernene kastet ut ved å samhandle med et sirklende par sorte hull. © NASA / AURA / STScI og WikiSky / SDSS
lese høyt

Et internasjonalt team av forskere har funnet nye bevis på at galakser og de massive sorte hullene i deres "hjerter" utvikler seg i nært samspill med hverandre. Observasjonene støtter tesen om at par sorte hull dannes når galakser smelter sammen, og effektivt katapulerer stjerner ut fra sentrum av galakser.

De sorte hullene nærmer seg og flettes til slutt til et større svart hull. Denne prosessen reduserer den sentrale stjernetettheten i forhold til massen av det sorte hullet, ifølge forskere rundt John Kormendy fra University of Texas i Austin og Ralf Bender fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics og University Observatory i München "Astrophysical Journal Letters".

Uprøvd teori

Teorien om at par sorte hull spinner stjerner ut av sentrum av galakser var den foretrukne, men uprovoserte forklaringen på en overraskende observasjon gjort med Hubble-romteleskopet på 1990-tallet. Flere grupper av astronomer, inkludert Kormendy og Bender, kunne vise at praktisk talt alle lysende galakser har enorme sorte hull i sentrene.

De største hullene, med masser på mer enn en milliard solmasser, kan finnes i de såkalte elliptiske galakser. Siden disse supermassive sorte hullene tiltrekker seg stjerner spesielt sterkt, kan man forvente at stjernetettheten i deres miljø bør være veldig høy. Faktisk er det motsatte observert. De mest massive elliptiske galaksene, som antagelig stammer fra en serie fusjonsprosesser, viser overraskende de laveste stjernetetthetene.

Sorte hull som mikser

Hvordan er det mulig at mindre galakser med høyere sentrale stjernetetthet vil danne en elliptisk galakse med lavere stjernetetthet etter en fusjonsprosess, til tross for tilstedeværelsen av et supermassivt svart hull i sentrum? Hvor ble stjernene? utstilling

En forklaring på å løse dette mysteriet var å anta at det dannes et par sorte hull i ferd med å slå sammen to galakser. Dette er faktisk praktisk talt uunngåelig hvis begge forløpergalaksen inneholder sorte hull. Et par kretsende sorte hull fungerer som en slags mikser. Hvis en stjerne kommer for nær dette paret, kan den kastes ut av galaksen.

Jo mer massive de sorte hullene er, jo større blir virkningen av denne effekten, og jo flere stjerner bør katapulteres ut av de sorte hullenes omgivelser. Prosessen er fysisk den samme som "fly-by" -metoden som brukes for å akselerere satellitter ved å fly forbi en planet. Men er denne teorien riktig? Så langt har ingen observasjoner nødvendigvis bevist dette.

Total masse stjerner beregnet

Dette endrer seg nå med det nye funnet av Kormendy og Bender. Sammen med David Fisher og Mark Cornell publiserte de nylig enestående nøyaktige målinger av tetthetsprofilene til elliptiske galakser. Dette tillot Kormendy og Bender å mer nøyaktig beregne den totale massen av stjerner som tilnærmet er fraværende i sentrumene til de største elliptiske galaksene. Det beviste at den manglende massen øker strengt i forhold til den målte massen til det sentrale sorte hullet.

Begge størrelser var kjent for å være relatert, men det var ikke tydelig at korrelasjonen var så nær som målingene av Kormendy og Bender nå viste. I følge forskerne kan spredningen av de målte verdiene bare forklares med målefeilene. Den manglende massen øker også proporsjonalt med en annen galakseiendom som er kjent for å være direkte relatert til massen av sorte hull. Dette er den gjennomsnittlige hastigheten som stjerner beveger seg langt ut i galaksen der de ikke kan føle tiltrekningen til det sorte hullet.

Galaxy sentre påvirket av sorte hull

"Våre nye observasjoner viser et sterkt og direkte forhold mellom sorte hull og galakseegenskaper, " sier Kormendy. "De er klare bevis på at sorte hull og dannelsen av de utrolig luftige sentrene i de mest massive elliptiske galakene henger sammen." Hans kollega Bender forklarer : Den forbausende tette korrelasjonen mellom massen av manglende stjerner og massen av sorte hull viser oss hvordan dannelsen og strukturen til galakssentrene hovedsakelig påvirkes av svarte hull.

Målinger av den manglende massen og målinger av hastighetene som stjernene beveger seg i elliptiske galakser representerer to uavhengige metoder for oss, som vi beskytter massene av sorte hull kan, sier Kormendy. Hvis vi sammenligner dem med hverandre og med direkte målinger av massen, får vi en bedre forståelse av hvordan galakser og deres sorte hull har utviklet seg sammen Forskere tar målinger av en rekke teleskoper.

(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, 05.02.2009 - DLO)