Varje galax verkar ha ett supermassivt svart hål (SMBH) i centrum. Denna förstöringsmotor tros växa med galaxer som innehåller en central utbuktning, för de flesta av dem verkar vara 3-5% av massan av deras hemvist. Det är genom sammanslagningar av galaxer som SMBH växer tillsammans med material från värdgalaxen. Befolkning III-stjärnor, som från den första formationen ungefär 200 miljoner år efter Big Bang, kollapsade i ungefär 100 svarta hål i solmassan. Eftersom dessa stjärnor bildades i kluster fanns det massor av material för att de svarta hålen skulle växa och smälta samman. Några nyligen konstaterade resultat har emellertid ifrågasatt denna långvariga uppfattning och svaren tycks bara leda till ännu fler frågor (Natarajan 26-7)

En Mini-SMBH från Beyond

Spiralgalaxen NGC 4178, som ligger 55 miljoner ljusår bort, innehåller inte en central utbuktning, vilket betyder att den inte borde ha en central SMBH, och ändå hittades en. Uppgifter från Chandra X-Ray Telescope, Spitzer Space Telescope och Very Large Array placerar SMBH i den lägsta änden av det möjliga massspektrumet för SMBHs, med totalt lite mindre än 200 000 solar. Tillsammans med 4178 har fyra andra galaxer med liknande förhållanden hittats, inklusive NGC 4561 och NGC 4395. Detta kan innebära att SMBH bildas under andra eller kanske till och med andra omständigheter än tidigare trott (Chandra "avslöjande").

NGC 4178 |

En jätte SMBH från det förflutna

Nu har vi ett nästan polärt motsatt fall: en av de största SMBHs som någonsin har sett (17 miljarder solar) som råkar bo i en galax som är för liten för den. Ett team från Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland använde data från Hobby-Eberly-teleskopet och arkiverade data från Hubble för att fastställa att SMBH i NGC 1277 är 17% av massan i värdgalaxen, även om den elliptiska galaxen av en sådan storlek bör endast ha en som är 0, 1%. Och gissa vad: fyra andra galaxer har visat sig uppvisa liknande förhållanden som 1277. Eftersom elliptiska ämnen är äldre galaxer som har smälts samman med andra galaxer, kanske SMBH: erna gjorde det också och växte allteftersom de blev och åt gas och damm från omkring dem ( Max Planck Institute, Scoles).

Och sedan finns det Ultra Compact Dwarfs (UCD), som är 500 gånger mindre än vår Vintergatan. Och i M60-UCD-1, som hittades av Anil C. Seth från University of Utah och detaljerad i en 17 september 2014-nummer av Nature, är det lättaste objektet som är känt för att ha en SMBH. Forskare misstänker också att dessa kunde ha uppkommit genom galaktiska kollisioner, men dessa är ännu tätare med stjärnor som elliptiska galaxer. Den avgörande faktorn för är en SMBH var närvarande var stjärnrörelse runt galaxens kärna, som enligt data från Hubble och Gemini North satte stjärnorna med en hastighet av 100 kilometer per sekund (jämfört med de yttre stjärnorna som rörde sig vid 50 kilometer per sekund. SMBH: s massa klockas in till 15% av M60 (Freeman, Rzetelny).

Galaxy CID-947 är på samma sätt. Ligger cirka 11 miljarder ljusår bort, klockar dess SMBH på 7 miljarder solmassor och är från en tid då universum var mindre än 2 miljarder år gammalt. Detta borde vara alldeles för tidigt för att ett sådant objekt kan existera och det faktum att dess cirka 10% massan i värdgalaxen upprör den vanliga observationen av 1% för svarta hål från den tiden. För något med den stora massan bör det göras genom att bilda stjärnor och ändå bevis visar motsatsen. Detta är ett tecken på att något är fel med våra modeller (Keck).

NGC 1277: s enorma omfattning. |

Nej så snabbt

NGC 4342 och NGC 4291 verkar vara två galaxer med SMBH för stora för att ha bildats där. Så de såg mot tidvattenstrimling från ett tidigare möte med en annan galax som en möjlig formation eller introduktion. När avläsningar av mörk materia baserat på Chandras uppgifter inte visade någon sådan interaktion, började forskare sedan att undra om en aktiv fas i det förflutna ledde till strålningsstrålar som har döljer en del av massan från våra teleskoper. Detta kan kanske vara en anledning till den till synes missföreningen mellan SMBH och deras galax. Om en del av massan är dold, kan värdgalaxen vara större än misstänkt och således kan förhållandet vara korrekt (Chandra "Black Hole Growth").

Och sedan finns det gamla blazarer eller mycket aktiva SMBH. Många har sett 1, 4 - 2, 1 miljarder år efter Big Bang, en tidsram som många anser vara för tidigt för dem att ha bildats, särskilt med det låga antalet galaxer runt omkring dem. Uppgifter från Fermi Gamma Ray Observatory hittade några så stora att de var en miljard gånger massivare än vår egen sol! Två andra kandidater från det tidiga universum som hittades av Chandra pekar på en direkt kollaps av gas miljoner gånger solens massa snarare än någon känd supernovaexplosion (Klotz, Haynes).

Men det blir värre. Quasar J1342 + 0928, hittad av Eduardo Banados vid Carnegie Institution for Science i Pasadena, upptäcktes vid en tidpunkt då universum bara var 690 miljoner år gammalt, men ändå har en massa av 780 miljoner solmassor. Detta är bara för stort för att lätt kunna förklara, för det bryter mot Eddington-hastigheten för tillväxt av svart hål vilket begränsar deras utveckling när strålningen som lämnar ett svart hål driver material som kommer in i det. Men en lösning kan vara på spel. Vissa teorier om det tidiga universum anser att svarta hål med 100 000 solmassor bildades med lätthet vid denna tidpunkt. Hur detta inträffade är fortfarande inte väl förstått (det kan ha att göra med all gas som hänger runt, men många speciella förhållanden skulle krävas för att förhindra stjärnbildning som föregick bildandet av svart hål) men universumet vid den tiden blev bara joniserat igen. Området kring J1342 är ungefär halvneutralt och halvt joniserat, vilket innebär att det fanns runt under Epok innan laddningar kunde avrivas helt eller att Epok var en senare händelse än tidigare trott. Uppdatering av denna information till modellen kan ge insikt i hur så stora svarta hål kan uppträda på ett så tidigt skede i universum (Klesman "Lighting", Sokol, Klesman "Farthest").

alternativ

Vissa forskare försökte ett nytt sätt att redovisa tillväxten av svart hål i det tidiga universum och de insåg snart att mörk materia kan spela en roll eftersom det är viktigt för allmän galaktisk integritet. En studie av Max Planck Institute, University of Observatory Germany, University of Observatory München och University of Texas i Austin tittade på galaktiska egenskaper som massa, utbuktning, SMBH och mörk materiainnehåll för att se om några korrelationer fanns där. De fann att mörk materia inte spelar någon roll men utbuktningen verkar direkt knuten till tillväxten av SMBH, vilket är vettigt. Det är där allt material det behöver fodra med är närvarande, så ju mer som är där för att äta, desto mer kan det växa. Men hur kan de växa så snabbt? (Max Planck)

Kanske via direkt kollaps. De flesta modeller kräver en stjärna för att starta ett svart hål via en supernova, men vissa modeller indikerar att om tillräckligt med material flyter runt så kan gravitationsdraget hoppa över stjärnan, undvika spiral in och därför Eddington tillväxtgränsen (kampen mellan gravitationen och utstrålning) och kollapsa direkt i ett svart hål. Modeller indikerar att det bara kan ta 10.000 till 100.000 solmassor att skapa SMBH på så lite som 100 miljoner år. Nyckeln är att skapa en instabilitet i det täta gasmolnet, och det verkar vara naturligt väte kontra periodiskt väte. Skillnaden? Naturligt väte har två bundna varandra medan periodiska är singular och utan elektron. Strålning kan väcka naturligt väte till splittring, vilket innebär att förhållandena värms upp när energi frigörs och så förhindrar stjärnor från att bildas och istället låta tillräckligt med material samlas för att orsaka en direkt kollaps. Forskare letar efter höga infraröda avläsningar från 1 till 30 mikron på grund av att de höga energifotonerna från den kollapsande händelsen förlorar energi till det omgivande materialet och sedan blir förskjutna. En annan plats att titta på är Befolkning II-kluster och satellitgalaxer som ligger högt i det stjärnantalet. Data från Hubble, Chandra och Spitzer visar flera kandidater från när universum var mindre än en miljard år gammal, men att hitta mer har varit svårfångande (Timmer, Natarajan 26-8, BEC, STScl).

Inga enkla svar, folkens.

Citerade verk

BEC. "Astronomer kanske just har löst ett av de största mysterierna om hur svarta hål bildas." sciencealert.com . Science Alert, 25 maj 2016. Web. 24 oktober 2018.

Chandra röntgenobservatorium. Svart håltillväxt fann sig vara synkroniserat . Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 12 juni 2013. Web. 15 januari 2016.

---. Återkalla en Mini-Supermassive Black Hole. Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 25 oktober 2012. Webb. 14 januari 2016.

Freeman, David. Supermassive Black Hole Discovered Inside Tiny Dwarf Galaxy. Huffingtonpost.com . Huffington Post, 19 september 2014. Webb. 28 juni 2016.

Haynes, Korey. "Black Hole Idea får styrka." Astronomy, nov. 2016. Tryck. 11.

Keck. "Gigantiskt tidigt svart hål kunde stärka evolutionsteorin." astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 10 juli 2015. Webb. 21 augusti 2018.

Klesman, Alison. "Längsta Supermassive Black Hole Lies 13 miljarder ljusår bort." Astronomy, april 2018. Tryck. 12.

---. "Tända upp det mörka universum." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 14 december 2017. Web. 8 mars 2018.

Klotz, Irene. "Superbright Blazars Reveal Monster Black Holes Roamed the Early Universe." seeker.com . Discovery Communications, 31 januari 2017. Web. 06 februari 2017.

Max Planck. "Ingen direkt koppling mellan svarta hål och mörk materia." astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 20 jan 2011. Webb. 21 augusti 2018.

Max Planck Institute. Giant Black Hole Could Upset Galaxy Evolution Models. Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 30 nov 2012. Webb. 15 januari 2016.

Natarajan, Priyamvados. "The First Monster Black Holes." Scientific American Feb. 2018. Tryck. 26-8.

Rzetelny, Xaq. Small Object, Supermassive Black Hole. Arstechnica.com . Conte Nast., 23 september 2014. Webb. 28 juni 2016.

Scoles, Sarah. "Ett för massivt svart hål?" 2013. Astronomi. 2013. Tryck. 12.

Sokol, Joshua. "De tidigaste svarta hålen ger sällsynt glimt av det antika universum." quantamagazine.org . Quanta, 6 december 2017. Webben. 13 mars 2018.

STScl. "NASA-teleskop hittar ledtrådar för hur gigantiska svarta hål bildades så snabbt." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 24 maj 2016. Web. 24 oktober 2018.

Timmer, John. "Bygga ett supermassivt svart hål? Hoppa över stjärnan." arstechnica.com . Conte Nast., 25 maj 2016. Webb. 21 augusti 2018.