1974 upptäckte astronomer en massiv källa till radiovågutsläpp från centrum av vår galax. Inom några årtionden drogs slutsatsen att radiovågskällan motsvarade ett särskilt stort, snurrande svart hål. Känt som Skytten A, är det här svarta hålet så stort att endast beteckningen ”supermassiv” skulle göra. Sedan upptäckten har astronomer kommit till slutsatsen att supermassiva svarta hål (SMBH) ligger i mitten av nästan alla de kända massiva galaxerna.
Men tack vare den senaste tidens radioavbildning av ett team av forskare från University of Cape Town och University of Western Cape, i Sydafrika, har det ytterligare fastställts att i en region i det avlägsna universum snurrar SMBH: erna ut radio strålar i samma riktning. Detta fynd, som visar en anpassning av galaxernas jetplan över en stor volym utrymme, är den första i sitt slag och kan berätta mycket om det tidiga universum.
Denna forskning, som nyligen dök upp i den månatliga meddelanden om Royal Astronomical Society, möjliggjordes tack vare en tre år djup undersökning av radioavbildning genomförd av Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) i Indien. Efter att ha undersökt radiovågorna från ett område i rymden som kallas ELAIS-N1, fann den sydafrikanska forskargruppen att strålarna som producerades av dessa galaxer var i linje.
Denna upptäckt kunde bara förklaras genom att våga sig att SMBH: erna som skapade dem alla snurrade i samma riktning, vilket i sin tur avslöjar något ganska intressant om hur dessa svarta hål blev. I huvudsak är det enda troliga skälet till att flera SMBH: er kan snurra i samma riktning över en stor volym utrymme om de var ett resultat av primordiala massfluktuationer i det tidiga universum.
Som professor Andrew Russ Taylor - den gemensamma UWC / UCT SKA-ordföranden, chef för det nyligen lanserade Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy, och huvudförfattare till studien Monthly Notices - förklarade: "Eftersom dessa svarta hål inte vet om varandra, eller har något sätt att utbyta information eller påverka varandra direkt över så stora skalor, måste denna snurrinriktning ha skett under bildandet av galaxerna i det tidiga universum. "
Detta var ganska förvånande och något som forskargruppen inte var beredd på. Ursprungligen var projektets mål att utforska de svagaste radiokällorna i universum med hjälp av den senaste generationen radioteleskop; som hoppades skulle ge en förhandsgranskning av vad nästa generations teleskop som Sydafrikas MeerKAT-teleskop och Square Kilometre Array (SKA) kommer att ge när de går online.
Även om tidigare studier har visat att det finns avvikelser i riktningen för vissa galaxer, var detta första gången som astronomer kunde använda de jetstrålar som producerats av SMBA-hålen för att avslöja deras justeringar. Efter att ha noterat den symmetri som var uppenbar mellan dem övervägde forskargruppen flera alternativ till varför en anpassning i galaxer (även på skalor större än galaxkluster) kan vara.
Det är emellertid viktigt att notera att en storskalig spinfördelning av denna typ aldrig har förutsagits av teorier. Ett sådant okänt fenomen utgör säkert en utmaning när det gäller rådande teorier om universums ursprung, som måste revideras något för att redogöra för detta.
Medan tidigare studier har upptäckt avvikelser från enhetligheten i galaxernas orienteringar, var det första gången radiostrålar användes för att mäta deras anpassning. Detta möjliggjordes tack vare känsligheten för de använda radiobilderna, som också gynnades av det faktum att mätningar av intensiteten hos radioutsläpp inte utförs av saker som spridning, utrotning och Faraday Rotation (som kan ha genomfört andra studier).
Vidare kan närvaron av sådana inriktningar belysa orienteringen och utvecklingen av dessa galaxer, särskilt i förhållande till storskaliga strukturer. De kan också hjälpa astronomen att lära sig mer om rörelserna i de primära materiella svängningarna som gav upphov till den nuvarande strukturen i universum. Som Taylor och de andra författarna av uppsatsen också noterar, kommer det att vara intressant att jämföra detta med förutsägelser om vinkelmomentstruktur från universumsimuleringar.
På senare år har flera simuleringar producerats för att modellera universums storförsäljningsstruktur och hur det utvecklats. Dessa inkluderar, men är inte begränsade till, FastSound-projektet - som har kartlagt galaxer i universum med hjälp av Subaru-teleskopets Fiber Multi-Object Spectrograph (FMOS) - och DESI-projektet, som kommer att förlita sig på Mayall-teleskopet vid Kitt Peak National Observatory i Arizona för att kartlägga universums historia som går 11 miljarder år tillbaka och skapa en extremt exakt 3D-karta.
Och sedan finns det Australian Square-Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), ett radioteleskop som för närvarande beställs av Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) vid Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO) i Västra Australien. När det är klart kommer ASKAP-arrayen att kombinera snabb undersökningshastighet och hög känslighet för att studera det tidiga universum.
Under de kommande åren kommer dessa projekt, i kombination med denna nya information om riktningarna av supermassiva svarta hål, att kasta ett allvarligt ljus på hur universum blev, från skapandet till idag. Som Taylor uttrycker det: "Vi börjar förstå hur universums storskaliga struktur uppstod, från Big Bang och växer till följd av störningar i det tidiga universum, till vad vi har idag, och det hjälper oss utforska morgondagens universum. "
