Orolig för hur du ska mata ditt svarta hål när det växer upp och blir stort? Var inte rädd. Med hjälp av nya observationer och en detaljerad teoretisk modell jämförde en forskargrupp egenskaperna hos det svarta hålet i spiralgalaxen M81 med egenskaperna hos mindre svarta hål i stjärnmassan. Resultaten visar att stora eller små svarta hål verkar äta på samma sätt som varandra och ger en liknande fördelning av röntgenstrålar, optiskt och radioljus. Denna upptäckt stöder implikationen av Einsteins relativitetsteori att svarta hål i alla storlekar har liknande egenskaper.
M81 är cirka 12 miljoner ljusår från Jorden. I mitten av M81 finns ett svart hål som är cirka 70 miljoner gånger massivare än solen, och genererar energi och strålning när det drar gas i galaxens centrala område inåt med hög hastighet.
Däremot har så kallade stjärnmassa svarta hål, som har cirka 10 gånger mer massa än solen, en annan matkälla. Dessa mindre svarta hål förvärvar nytt material genom att hämta gas från en kretsande följeslagare. Eftersom de större och mindre svarta hålen finns i olika miljöer med olika materialkällor att matas från har en fråga kvar kvar om de matar på samma sätt.
"När vi tittar på uppgifterna visar det sig att vår modell fungerar lika bra för det gigantiska svarta hålet i M81 som för de mindre killarna," säger Michael Nowak, från Massachusetts Institute of Technology. "Allt runt det enorma svarta hålet ser precis ut förutom att det är nästan 10 miljoner gånger större."
En av implikationerna av Einsteins teori om allmän relativitet är att svarta hål är enkla föremål och bara deras massor och snurr bestämmer deras effekt på rymden. Den senaste forskningen indikerar att denna enkelhet manifesterar sig trots komplicerade miljöeffekter.
Modellen som Markoff och hennes kollegor använde för att studera de svarta hålen inkluderar en svag skiva med material som snurrar runt det svarta hålet. Denna struktur skulle huvudsakligen producera röntgenstrålar och optiskt ljus. En region med het gas runt det svarta hålet skulle i hög grad ses i ultraviolett ljus och röntgenstrålning. Ett stort bidrag till både radio- och röntgenljuset kommer från strålar som genereras av det svarta hålet. Flera våglängdsdata behövs för att avskilja dessa överlappande ljuskällor.
Bland aktivt utfodring av svarta hål är den i M81 en av de mörkaste, förmodligen för att den är "underfed". Det är emellertid en av de ljusaste som sett från jorden på grund av dess relativa närhet, vilket gör att observationer av hög kvalitet kan göras.
"Det verkar som att de underfödda svarta hålen är de enklaste i praktiken, kanske för att vi kan se närmare det svarta hålet," sa Andrew Young från University of Bristol i England. "De verkar inte bry sig för mycket var de får maten från."
Detta arbete bör vara användbart för att förutsäga egenskaperna hos en tredje, okonfirmerad klass som kallas mellanliggande svarta hål, med massor som ligger mellan de stella och supermassiva svarta hålen. Vissa möjliga medlemmar i denna klass har identifierats, men bevisen är kontroversiell, så specifika förutsägelser för egenskaperna hos dessa svarta hål borde vara till stor hjälp.
Förutom Chandra användes tre radiomatriser (Giant Meterwave Radioteleskop, Very Large Array och Very Long Baseline Array), två millimeter teleskop (Plateau de Bure Interferometer och Submillimeter Array) och Lick Observatory i det optiska. för att övervaka M81.
Resultaten av denna studie kommer att visas i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal.
Nyhetskälla: NASA: s Chandra-webbplats
