WASHINGTON - Bằng chứng mới từ NASA Tia Chandra X-quang thách thức các thách thức phổ biến các ý tưởng về cách các lỗ đen siêu lớn phát triển ở trung tâm các thiên hà. Các nhà thiên văn học từ lâu đã nghĩ rằng một lỗ đen siêu lớn và sự phình ra của các ngôi sao ở trung tâm thiên hà chủ của nó phát triển với tốc độ như nhau - phình càng lớn, lỗ đen càng lớn. Một nghiên cứu mới về dữ liệu Chandra đã tiết lộ hai thiên hà gần đó có các lỗ đen siêu lớn đang phát triển nhanh hơn chính các thiên hà.
Khối lượng của một lỗ đen khổng lồ ở trung tâm thiên hà thường là một phần rất nhỏ (khoảng 0,2%) khối lượng chứa trong phình, hoặc khu vực của các ngôi sao dày đặc, bao quanh nó. Các mục tiêu của nghiên cứu Chandra mới nhất, các thiên hà NGC 4342 và NGC 4291, có các lỗ đen lớn gấp 10 đến 35 lần so với độ phồng của chúng. Các quan sát mới với Chandra cho thấy các quầng sáng, hoặc các phong bì lớn của vật chất tối trong đó các thiên hà này cư trú, cũng bị thừa cân.
Tín dụng hình ảnh: X-quang: NASA / CXC / SAO / A.Bogdan et al; Hồng ngoại: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF
Nghiên cứu mới cho thấy hai lỗ đen siêu lớn và quá trình tiến hóa của chúng gắn liền với quầng sáng vật chất tối của chúng và chúng không phát triển song song với các chỗ phình ra của thiên hà. Theo quan điểm này, các hố đen và quầng vật chất tối không quá nặng, nhưng tổng khối lượng trong các thiên hà quá thấp.
Điều này cho chúng ta nhiều bằng chứng về mối liên hệ giữa hai trong số những hiện tượng bí ẩn và đen tối nhất trong vật lý thiên văn - lỗ đen và vật chất tối - trong các thiên hà này, , người lãnh đạo nghiên cứu mới.
NGC 4342 và NGC 4291 gần Trái đất về mặt vũ trụ, ở khoảng cách tương ứng là 75 triệu và 85 triệu năm ánh sáng. Các nhà thiên văn học đã biết từ các quan sát trước đây rằng các thiên hà này chứa các lỗ đen với khối lượng tương đối lớn, nhưng các nhà thiên văn học không chắc chắn điều gì chịu trách nhiệm cho sự chênh lệch. Tuy nhiên, dựa trên các quan sát Chandra mới, họ có thể loại trừ một hiện tượng được gọi là tước thủy triều.
Tước triều xảy ra khi một số ngôi sao Thiên hà bị tước đi bởi trọng lực trong cuộc chạm trán gần gũi với một thiên hà khác. Nếu việc tước thủy triều như vậy đã xảy ra, thì halos cũng hầu như đã bị mất tích. Bởi vì vật chất tối kéo dài ra xa các thiên hà, nó liên kết chặt chẽ với chúng hơn các ngôi sao và có nhiều khả năng bị kéo đi.
Để loại trừ việc tước thủy triều, các nhà thiên văn học đã sử dụng Chandra để tìm kiếm bằng chứng về khí phát ra tia X, nóng xung quanh hai thiên hà. Do áp suất của khí nóng - ước tính từ hình ảnh tia X - cân bằng lực hấp dẫn của tất cả các vật chất trong thiên hà, dữ liệu Chandra mới có thể cung cấp thông tin về halos vật chất tối. Khí nóng được phát hiện được phân phối rộng rãi xung quanh cả NGC 4342 và NGC 4291, ngụ ý rằng mỗi thiên hà có quầng sáng vật chất lớn bất thường, và do đó, việc tước thủy triều là không thể xảy ra.
Đồng tác giả Đây là bằng chứng rõ ràng nhất mà chúng ta có, trong vũ trụ gần đó, cho thấy các lỗ đen phát triển nhanh hơn thiên hà chủ của chúng, đồng tác giả Bill Forman, cũng của CfA cho biết. Cẩu Nó không phải là các thiên hà đã bị xâm phạm bởi những cuộc gặp gỡ gần gũi, mà thay vào đó chúng có một số loại phát triển bị bắt giữ.
Làm thế nào khối lượng của một lỗ đen có thể phát triển nhanh hơn khối sao của thiên hà chủ của nó? Các tác giả nghiên cứu cho thấy rằng một lượng lớn khí quay chậm trong trung tâm thiên hà là thứ mà lỗ đen tiêu thụ rất sớm trong lịch sử của nó. Nó phát triển nhanh chóng, và khi nó phát triển, lượng khí nó có thể tích tụ hoặc nuốt, tăng lên cùng với năng lượng phát ra từ quá trình bồi tụ. Khi lỗ đen đạt đến khối lượng tới hạn, các vụ nổ được cung cấp bởi việc tiêu thụ khí liên tục sẽ ngăn chặn việc làm mát và hạn chế việc sản xuất các ngôi sao mới.
Một số người có thể thấy rằng lỗ đen siêu lớn đạt đến kích thước khổng lồ trước khi có nhiều ngôi sao trong thiên hà, ông nói. Đó là một sự thay đổi đáng kể trong cách suy nghĩ của chúng ta về cách các thiên hà và các lỗ đen phát triển cùng nhau.
Những kết quả này đã được trình bày vào ngày 11 tháng 6 tại cuộc họp lần thứ 220 của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại thành phố Anchorage, Alaska. Nghiên cứu cũng đã được chấp nhận để công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.
Trung tâm bay không gian NASA Marshall Marshall ở Huntsville, Ala., Quản lý chương trình Chandra cho cơ quan Ban điều hành nhiệm vụ khoa học NASA NASA ở Washington. Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian ở Cambridge, Mass., Kiểm soát hoạt động khoa học và hoạt động bay của Chandra.
Tái xuất bản với sự cho phép của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia.