Från ett pressmeddelande från NASA:
En ny studie från NASA: s Chandra röntgenobservatorium berättar för forskare hur ofta de största svarta hålen har varit aktiva under de senaste miljarder åren. Denna upptäckt klargör hur supermassiva svarta hål växer och kan ha konsekvenser för hur det gigantiska svarta hålet mitt i Vintergatan kommer att bete sig i framtiden.
De flesta galaxer, inklusive våra egna, tros innehålla supermassiva svarta hål i deras centra, med massor som sträcker sig från miljoner till miljarder gånger solens massa. Av orsaker som inte helt förstås har astronomer funnit att dessa svarta hål uppvisar en mängd olika aktivitetsnivåer: från vilande till bara dödlig till praktiskt taget hyper.
De mest livliga supermassiva svarta hålen producerar vad som kallas "aktiva galaktiska kärnor" eller AGN genom att dra in stora mängder gas. Denna gas värms upp när den faller in och lyser starkt i röntgenstrålar.
"Vi har funnit att endast ungefär en procent av galaxerna med massor som liknar Vintergatan innehåller supermassiva svarta hål i deras mest aktiva fas," sa Daryl Haggard från University of Washington i Seattle, WA och Northwestern University i Evanston, IL , som ledde studien. "Att försöka ta reda på hur många av dessa svarta hål som är aktiva när som helst är viktigt för att förstå hur svarta hål växer inom galaxer och hur denna tillväxt påverkas av deras miljö."
Denna studie omfattar en undersökning som kallas Chandra Multiwavelength Project, eller ChaMP, som täcker 30 kvadratgrader på himlen, det hittills största himmelområdet i någon Chandra-undersökning. Genom att kombinera Chandras röntgenbilder med optiska bilder från Sloan Digital Sky Survey analyserades cirka 100 000 galaxer. Av dessa var cirka 1 600 röntgenstrålande ljus, vilket signalerade möjlig AGN-aktivitet.
Endast galaxer upp till 1,6 miljarder ljusår från Jorden kunde meningsfullt jämföras med Vintergatan, även om galaxer så långt bort som 6,3 miljarder ljusår också studerades. Primärt isolerade eller "fält" galaxer inkluderades, inte galaxer i kluster eller grupper.
"Detta är den första direkta bestämningen av bråkdelen av fältgalaxer i det lokala universum som innehåller aktiva supermassiva svarta hål," sa medförfattare Paul Green från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA. "Vi vill veta hur ofta dessa gigantiska svarta hål blossar upp, eftersom det är när de går igenom en stor tillväxtspurt."
Ett viktigt mål för astronomer är att förstå hur AGN-aktivitet har påverkat tillväxten av galaxer. En slående korrelation mellan massan av de jätte svarta hålen och massan i de centrala regionerna i deras värdgalax tyder på att tillväxten av supermassiva svarta hål och deras värdgalaxer är starkt kopplade. Att bestämma AGN-fraktionen i det lokala universum är avgörande för att hjälpa till att modellera denna parallella tillväxt.
Ett resultat från denna studie är att fraktionen av galaxer som innehåller AGN beror på galaxens massa. De mest massiva galaxerna är troligt värd för AGN, medan galaxer som bara är ungefär en tiondel så massiva som Vintergatan har cirka tio gånger mindre chans att innehålla en AGN.
Ett annat resultat är att en gradvis minskning av AGN-fraktionen ses med kosmisk tid sedan Big Bang, vilket bekräftar arbete som utförts av andra. Detta innebär att antingen bränsletillförseln eller bränslemekanismen för de svarta hålen förändras med tiden.
Studien har också viktiga konsekvenser för att förstå hur galaxområdena påverkar tillväxten av deras svarta hål, eftersom AGN-fraktionen för fältgalaxer visade sig vara oskiljbar från den för galaxer i täta kluster.
"Det verkar som att riktigt aktiva svarta hål är sällsynta men inte antisociala," sade Haggard. "Detta har varit en överraskning för vissa, men kan ge viktiga ledtrådar om hur miljön påverkar tillväxten av svart hål."
Det är möjligt att AGN-fraktionen har utvecklats med kosmisk tid i både kluster och i fältet, men i olika takt. Om AGN-fraktionen i kluster började högre än för fältgalaxier - som vissa resultat antydde - men sedan minskade snabbare, skulle klusterfraktionen vid någon tidpunkt vara ungefär lika med fältfraktionen. Detta kan förklara vad som ses i det lokala universum.
Vintergatan innehåller ett supermassivt svart hål känt som Skytten A * (Sgr A *, kort). Även om astronomer har bevittnat någon aktivitet från Sgr A * med Chandra och andra teleskoper under åren har det varit på en mycket låg nivå. Om Vintergatan följer trenderna i ChaMP-undersökningen, bör Sgr A * vara ungefär en miljard gånger ljusare i röntgenstrålar för ungefär 1% av solens återstående livslängd. En sådan aktivitet har troligen varit mycket vanligare i det avlägsna förflutna.
Om Sgr A * blev en AGN skulle det inte vara ett hot mot livet här på jorden, men det skulle ge en spektakulär show med röntgen- och radiovåglängder. Alla planeter som ligger mycket närmare galaxens centrum eller direkt i eldlinjen skulle emellertid få stora och potentiellt skadliga mängder strålning.
Dessa resultat publicerades i den 10 november nummer av Astrophysical Journal. Andra medförfattare på tidningen var Scott Anderson från University of Washington, Anca Constantin från James Madison University, Tom Aldcroft och Dong-Woo Kim från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics och Wayne Barkhouse från University of North Dakota.
