Noi dovezi ale Observatorului de raze X Chandra de la NASA contestă ideile predominante despre cum se dezvoltă găurile negre în centrele galaxiilor. Astronomii au crezut de mult că o gaură neagră super-masivă și amploarea stelelor din centrul galaxiei sale gazdă cresc în același ritm - cu cât este mai mare bombajul, cu atât gaura neagră este mai mare. Cu toate acestea, un nou studiu al datelor Chandra a dezvăluit două galaxii din apropiere, cu găuri negre supermasive, care cresc mai repede decât galaxiile în sine.
Masa unei găuri negre uriașe din centrul unei galaxii este, de obicei, o fracție minusculă - aproximativ 0,2 la sută - din masa conținută în balta sau regiunea stelelor dens împachetate. Țintele ultimului studiu Chandra, galaxiile NGC 4342 și NGC 4291, au găuri negre de 10 ori până la 35 de ori mai masive decât ar trebui comparate cu bombele lor. Noile observații cu Chandra arată halosul, sau plicurile masive de materie întunecată în care rezidă aceste galaxii, sunt de asemenea supraponderale.
Acest studiu sugerează că cele două găuri negre supermasive și evoluția lor sunt legate de halourile lor de materie întunecată și nu au crescut în tandem cu bombele galactice. În această privință, găurile negre și halourile de materie întunecată nu sunt supraponderale, dar masa totală din galaxii este prea mică.
"Acest lucru ne oferă mai multe dovezi despre o legătură între două dintre cele mai misterioase și cele mai întunecate fenomene din astrofizică - găurile negre și materia întunecată - în aceste galaxii", a spus Akos Bogdan, de la Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian (CfA) din Cambridge, Mass. ., care a condus noul studiu.
NGC 4342 și NGC 4291 sunt aproape de Pământ în termeni cosmici, la distanțe de 75 de milioane și 85 de milioane de ani-lumină. Astronomii au știut din observațiile anterioare că aceste galaxii găzduiesc găuri negre cu mase relativ mari, dar nu sunt siguri care este responsabil pentru disparitate. Totuși, pe baza noilor observații Chandra, aceștia sunt capabili să excludă un fenomen cunoscut sub numele de maree.
Dezbrăcarea mareei apare atunci când unele dintre stelele unei galaxii sunt dezbrăcate de gravitate în timpul unei întâlniri strânse cu o altă galaxie. Dacă s-ar fi produs o astfel de dezlipire a mareei, majoritatea halosului ar fi lipsit. Deoarece materia întunecată se extinde mai departe de galaxii, este mai vag legată de ele decât stelele și este mai probabil să fie trasă departe.
Pentru a exclude dezbrăcarea mareei, astronomii au folosit Chandra pentru a căuta dovezi ale gazelor cu emisii de raze X fierbinți din jurul celor două galaxii. Deoarece presiunea gazului fierbinte - estimată din imaginile cu raze X - echilibrează atracția gravitațională a întregii materii din galaxie, noile date Chandra pot oferi informații despre halosul materiei întunecate. S-a găsit că gazul fierbinte a fost distribuit pe scară largă în jurul NGC 4342 și NGC 4291, ceea ce implică faptul că fiecare galaxie are un halo neobișnuit de masiv de culoare întunecată și că dezbrăcarea mareei este puțin probabilă.
„Aceasta este cea mai clară dovadă pe care o avem, în universul din apropiere, pentru găurile negre care cresc mai repede decât galaxia gazdă”, a declarat co-autorul Bill Forman, tot de la CfA. „Nu este faptul că galaxiile au fost compromise de întâlniri apropiate, ci au avut parte de un fel de dezvoltare arestată.”
Cum poate crește masa unei găuri negre mai rapid decât masa stelară a galaxiei sale gazdă? Autorii studiului sugerează că o concentrare mare de gaz care se învârte lent în centrul galactic este ceea ce gaura neagră consumă foarte devreme în istoria sa. Crește repede și, pe măsură ce crește, cantitatea de gaz pe care o poate acumula sau înghite, crește odată cu producția de energie din acumulare. După ce gaura neagră atinge o masă critică, izbucnirile generate de consumul continuu de gaz împiedică răcirea și limitează producția de stele noi.
„Este posibil ca gaura neagră super-masivă să ajungă la o dimensiune grea înainte să existe multe stele în galaxie”, a spus Bogdan. „Aceasta este o schimbare semnificativă în modul nostru de a gândi cum evoluează galaxiile și găurile negre”.
Rezultatele au fost prezentate pe 11 iunie la cea de-a 220-a reuniune a American Astronomical Society din Anchorage, Alaska. Studiul a fost, de asemenea, acceptat pentru publicare în The Astrophysical Journal.
