Lehdistötiedote

Voiko mustasta aukosta putkahtaa kokonainen galaksi?

30. marraskuuta 2009

Kummat olivat ensin, materiaa ahmivat supermassiiviset mustat aukot vai valtavat galaksit, joissa ne sijaitsevat? Orvosta mustasta aukosta äskettäin tehtyjen havaintojen pohjalta on kehitetty uusi teoria: mustat aukot saattavat ”rakentaa” oman emogalaksinsa. Tämä voi olla se kauan etsitty puuttuva rengas, joka selittää, miksi mustien aukkojen massa on suurempi runsastähtisissä galakseissa.

”Tämän päivän astrofysiikan kiivaimmin keskusteltuja aiheita on muna ja kana -kysymys siitä, oliko galaksi vai sen musta aukko ensin. Saamamme tulokset viittaavat siihen, että supermassiiviset mustat aukot voivat käynnistää tähtien muodostumisen ja ikään kuin rakentaa oman emogalaksinsa. Tämä yhteys saattaa myös selittää, miksi tähtiä on enemmän niissä galakseissa, joiden musta aukko on suurempi”, sanoo tutkimusartikkelin pääkirjoittaja David Elbaz.

Tähtitieteilijöiden ryhmä päätyi tähän epätavalliseen johtopäätökseen havainnoituaan perusteellisesti läheistä kvasaaria nimeltä HE0450-2958 (tästä erikoisesta kohteesta aiemmin tehtyä tutkimusta on selostettu ESOn lehdistötiedotteessa 23/05). Kvasaari on toistaiseksi ainoa, jonka ympäriltä ei vielä ole löytynyt emogalaksia [1]. HE0450-2958 sijaitsee noin 5 miljardin valovuoden päässä.

Tähän saakka on arveltu, että kvasaarin emogalaksi on piilossa suurten pölymassojen takana, minkä vuoksi tähtitieteilijät käyttivät havaintoihin ESOn VLT-teleskooppiin (Very Large Telescope) liitettyä keski-infrapuna-alueen instrumenttia [2]. Pölypilvet kimmeltävät tällä aallonpituusalueella erittäin kirkkaasti, joten ne on helppo havaita. ”Näillä aallonpituuksilla on mahdollista havaita pöly, jonka taakse emogalaksi voi kätkeytyä. Sellaista ei kuitenkaan löytynyt. Sen sijaan löysimme kvasaarin läheltä toisen, siihen ilmeisesti liittymättömän galaksin, joka tuottaa uusia tähtiä hurjalla nopeudella”, sanoo VLT-teleskoopilla tehtyjä havaintoja johtanut Knud Jahnke.

Järjestelmä näyttäytyi havaintojen pohjalta kokonaan uudenlaisessa valossa. Mustan aukon ympäriltä ei löytynyt tähtiä, mutta sen kumppanigalaksissa on erittäin suuri määrä kirkkaita ja hyvin nuoria tähtiä. Se synnyttää uusia tähtiä vauhdilla, joka vastaa noin 350:tä Aurinkoa vuodessa. Tämä on sata kertaa enemmän kuin tyypillisissä paikallisen maailmankaikkeuden galakseissa.

Aiemmat havainnot ovat osoittaneet, että kumppanigalaksi on itse asiassa tulessa. Kvasaari suihkuttaa kumppaniaan kohti suurienergisiä hiukkasia, joiden mukana virtaa nopeasti liikkuvaa kaasua. Aineen ja energian suihkuaminen galaksiin viittaa siihen, että kvasaari itsessään voi käynnistää tähtien muodostumisen ja siten luoda itse oman emogalaksinsa. Galaksit syntyisivät tämän teorian mukaan kaasupilvistä, joihin kvasaareista purkautuvat energiasuihkut osuvat.

”Kyseiset kaksi kohdetta sulautuvat tulevaisuudessa väistämättä toisiinsa. Kvasaari liikkuu kumppanigalaksiin nähden vain muutaman kymmenen tuhannen kilometrin tuntinopeudella siten, että niiden välimatka on vain noin 22 000 valovuotta. Vaikka kvasaari on yhä alaston, se saa vaatteet ylleen sulautuessaan runsastähtiseen kumppaniinsa. Sitä ympäröi tämän jälkeen emogalaksi samalla tavoin kuin kaikkia muitakin kvasaareja”, Elbaz jatkaa.

Ryhmä havaitsi, että mustasta aukosta purkautuvat suihkut voivat jopa saada aikaan galaksin muodostumisen. Tämä puolestaan voi olla se kauan etsitty puuttuva rengas, joka selittää, miksi mustan aukon massa on suurempi runsastähtisissä galakseissa [3].

”Luonteva jatko tähänastiselle työlle on etsiä samanlaisia kohteita muista järjestelmistä”, Jahnke toteaa.

Rakenteilla olevat uudet instrumentit, kuten ALMA-teleskooppina tunnettu Atacaman suuri millimetri-/alimillimetrijärjestelmä (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), E-ELT-jättiläiskaukoputki (European Extremely Large Telescope) sekä NASAn, ESAn ja CSAn James Webb -avaruusteleskooppi, pystyvät etsimään tällaisia kohteita yhä kauempaa. Mustien aukkojen ja galaksien muodostumisen välistä yhteyttä voidaan niiden avulla luodata yhä kaukaisemmasta maailmankaikkeudesta.

Lisähuomiot

[1] Useimpien galaksien ytimestä löytyy supermassiivinen musta aukko. Osan niistä sanotaan olevan aktiivisia, toisin kuin Linnunradan keskellä oleva passiivinen ja nälkiintynyt musta aukko, sillä ne nielevät sisäänsä valtavia määriä materiaa. Tällöin vapautuu runsaasti energiaa sähkömagneettisen spektrin koko laajuudelta. Erityisen paljon energiaa vapautuu kvasaareista, joiden aktiivinen ydin on niin suunnattoman kirkas, että ympäröivää emogalaksia on vaikea havaita.

[2] Tutkimuksen tämä osa perustuu keski-infrapunan aallonpituusalueella tehtyihin havaintoihin, joissa käytettiin VLT-teleskoopin tehokasta keski-infrapuna-alueen kameraa ja spektrometria. Instrumentti tunnetaan paremmin nimellä VISIR (VLT Imager and Spectrometer for the mid-InfraRed). VISIRillä tehtyihin havaintoihin liitettiin lisäksi muuta dataa, muun muassa VLT-FORS (FOcal Reducer and Spectrograph) -havaintolaitteella saatu spektri, NASAn ja ESAn Hubble-avaruusteleskoopilla saadut optiset ja infrapunakuvat sekä ATNF:n (Australia Telescope National Facility) radiohavainnot.

[3] Useimmat paikallisuniversumin galaksit sisältävät supermassiivisen mustan aukon, jonka massa noin 1/700 galaksin keskuspullistuman massasta. Tällaisen mustan aukon massan vs. tähtimassan alkuperän suhde on eräs moderni astrofysiikan kiistellyimmistä aiheista.

Lisätietoa

Hankkeen tutkimustulokset on esitelty Astronomy & Astrophysics -lehden artikkelissa ”Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?”, Elbaz et al., ja Astrophysical Journal -lehden artikkelissa ”The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG”, Jahnke et al.

Tutkimusryhmään kuuluvat David Elbaz (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Ranska), Knud Jahnke (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Saksa), Eric Pantin (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Ranska), Damien Le Borgne (Université Paris 6 ja CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris, Ranska) ja Géraldine Letawe (Institut d'Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Belgia).

ESO (European Southern Observatory, Euroopan eteläinen observatorio) on tähtitieteen keskeinen eurooppalainen hallitustenvälinen organisaatio. Se on tuottavuudella mitattuna maailman johtava tähtitieteellinen observatorio. Sen toimintaa tukee 14 maata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekki. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maassa sijaitsevien tutkimusvälineiden kehittämiseen, rakentamiseen ja toimintaan. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä tärkeitä tieteellisiä havaintoja. ESOlla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen ja kansainvälisen yhteistyön edistämisessä. ESOlla on Chilessä kolme huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESOlla on Paranalissa VLT-teleskooppi (Very Large Telescope). Se on maailman kehittynein näkyvän valon aallonpituuksia havainnoiva tähtitieteellinen observatorio. ESO on maailman suurimman tähtitieteen alan projektin, täysin uudenlaisen ALMA-teleskoopin, eurooppalainen yhteistyökumppani. ESO suunnittelee 42-metristä E-ELT-teleskooppia (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, eurooppalainen erittäin suuri optinen/lähi-infrapuna-alueen teleskooppi), josta tulee maailman suurin tähtitaivasta tarkkaileva silmä.

Linkit

• Tutkimusartikkelit: http://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/200912848/pdf ja http://arxiv.org/abs/0906.0365

• David Elbazin verkkosivut: http://david.elbaz3.free.fr

Yhteystiedot

David Elbaz
CEA, Saclay
France
Puh.: +33 (0)1 69 08 54 39
Sähköposti: delbaz@cea.fr

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

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media