Pressmeddelande

Svart hål trollar fram en egen galax

30 november 2009

Vilka kommer först, de glupska supermassiva svarta hålen, eller de jättelika galaxerna i vars kärnor de håller till? Ett helt nytt scenario kan vara lösningen på gåtan. Med hjälp av unika observationer av ett bostadslöst svart hål har astronomer upptäckt att svarta hål skulle kunna "bygga" sina egna värdgalaxer. Detta skulle kunna vara den länge efterlysta felande länken som förklarar varför de supertunga svarta hålen har större massa i galaxer som innehåller fler stjärnor.

David Elbaz, som är huvudförfattare till en ny forskningsartikel i ämnet, säger:

- Hönan och ägget-frågan, om det är en galax eller dess svarta hål som kommer först, är en av de mest debatterade frågorna inom astrofysiken idag. Vår studie tyder på att supertunga svarta hål kan utlösa bildandet av nya stjärnor och på så vis "bygger" de sina egna galaxer. Denna länk skulle också kunna förklara varför galaxerna som står värd för de större svarta hålen har fler stjärnor.

För att nå sin så överraskande slutsats genomförde astronomteamet omfattande observationer av ett märkligt objekt, den relativt näraliggande kvasaren HE0450-2958 (se ESO PR 23/05 för en tidigare studie av samma objekt). Den är den enda kvasaren där ingen värdgalax har kunnat detekteras [1]. HE0450-2958 ligger ungefär 5 miljarder ljusår bort.

Tidigare har det spekulerats att kvasarens värdgalax låg gömd bakom stora mängder stoft. Därför använde astronomerna ett instrument som registrerar ljus från mellaninfraröda våglängder (mellan 8 och 13 mikrometer) vid ESO:s VLT (Very Large Telescope) för sina observationer [2]. Vid sådana våglängder lyser stoftmoln starkt och är lätta att detektera.

- Att observera vid dessa våglängder skulle göra det möjligt för oss att spåra stoftet som kunde dölja värdgalaxen, säger Knud Jahnke, som ledde observationerna vid VLT. Men vi hittade inget av det. Istället upptäckte vi att en _galax i kvasarens närmaste omgivning som inte uppenbart hör ihop med den håller på att tillverka stjärnor i rasande fart.

Observationerna har gett en överraskande ny inblick i kvasaren och dess omgivning. Medan inga spår av stjärnor har uppdagats kring det svarta hålet är dess följeslagare till galax desto rikare på ljusstarka och mycket unga stjärnor. Denna galax bildar stjärnor i en takt som motsvarar ungefär 350 solar varje år. Det är en takt som är hundra gånger snabbare än för typiska galaxer på närmare håll i universum.

Tidigare observationer hade visat att kvasarens granngalax i själva verket är under attack: kvasaren sprutar ut en jetstråle av högenergetiska partiklar och gas som strömmar med hög hastighet mot dess kompanjon. Materia och energi tillförs galaxens inre, vilket pekar ut kvasaren själv som det som sätter igång bildandet av nya stjärnor. På så sätt skapar kvasaren sin egen värdgalax. I ett sådant scenario skulle galaxer kunna ha uppstått ur gasmoln som träffas av de energirika strålarna som strömmar ur kvasarer.

Elbaz spår framtiden för kvasaren och dess granne:

- De två objekten kommer utan tvekan att smälta samman i framtiden: kvasaren rör sig med en hastighet på bara ett par tiotusentals kilometer i timmen relativt granngalaxen och deras separation är bara omkring 22 000 ljusår. Även om kvasaren ännu är "naken" kommer den så småningom att vara "klädd" när den går samman med sin stjärnrika partner. Då kommer den till slut att ha sitt hem i en värdgalax, som alla andra kvasarer.

Teamet har på det här sättet pekat ut strålar från svarta hål som en möjlig drivkraft bakom att galaxer bildas. Resultatet kan även vara den länge efterlysta lösningen till varför de supertunga svarta hålen har större massa i galaxer som innehåller fler stjärnor [3].

- Ett naturligt sätt att fortsätta vårt arbete är att leta efter liknande objekt i andra system, sager Jahnke.

Framtida observatorier såsom ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), E-ELT (European Extremely Large Telescope) och NASA/ESA/CSA:s James Webb Space Telescope kommer att kunna söka efter sådana objekt på ännu högre avstånd från oss och därmed undersöka kopplingen mellan svarta hål och hur galaxer bildades i det mer avlägsna universum.

Noter

[1] Supertunga eller supermassiva svarta hål har hittats i mitten av de flesta stora galaxer. Till skillnad från Vintergatans inaktiva och svältfödda svarta hål betecknas en del av dem som aktiva, på grund av att de håller på att sluka stora mängder materia. Denna frenetiska aktivitet gör att de släpper ut kopiösa mängder energi över hela det elektromagnetiska spektret. Aktiviteten är särskilt spektakulär hos kvasarerna, där den aktiva kärnan är så överväldigande ljusstark att den lyser starkare än hela dess värdgalax.

[2] Denna del av studien baseras på observationer gjorda i infrarött ljus med våglängder mellan 8 och 13 mikrometer med den kraftfulla spektrometern VISIR som är monterad på VLT. Observationerna har kombinerats med data från VLT-instrumentet FORS, bilder i synligt och infrarött ljus från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble, samt radioobservationer från Australia Telescope National Facility.

[3] De flesta galaxer i vårt närområde i universum innehåller ett supertungt svart hål med en massa som uppgår till en sjuhundradel av massan i galaxens stjärnrika centrala utbuktning. Vad som ligger bakom detta förhållande mellan det svarta hålets och stjärnornas massor är ett av de mest debatterade ämnena i den moderna astrofysiken.

Mer information

Forskningsresultaten presenterades i artiklar som publicerats i tidskrifterna Astronomy & Astrophysics ("Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?" av Elbaz m. fl.) och Astrophysical Journal ("The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG" av Jahnke m. fl.)

Forskarteamet består av David Elbaz (Service d'Astrophysique, CEA Saclay, Frankrike), Knud Jahnke (Max-Planck-Institutet för astronomi, Heidelberg, Tyskland), Eric Pantin (Service d'Astrophysique, CEA Saclay, Frankrike), Damien Le Borgne (Paris universitet 6 och CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris, Frankrike) och Géraldine Letawe (Institut d'Astrophysique et de Géophysique, Liège universitet, Belgien).

Länkar

• Forskningsartiklarna: http://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/200912848/pdf och http://arxiv.org/abs/0906.0365
• David Elbaz hemsida: http://david.elbaz3.free.fr
• Knud Jahnke hemsida: http://www.mpia.de/coevolution

Kontakter

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso0946 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.