Titta på himlen med röntgeninstrument, så ser du en bakgrundsstrålning i alla riktningar. Kanske de gömmer sig; höljd i tjocka moln av gas och damm. Eller kanske genererar något annat all röntgenstrålning.
Europeiska och amerikanska forskare, på en strävan efter att hitta supermassiva svarta hål som gömmer sig i närliggande galaxer, har hittat förvånansvärt få. Antingen är de svarta hålen bättre dolda än forskarna insåg, eller de lurar bara i det mer avlägsna universum.
Forskare är övertygade om att några supermassiva svarta hål måste gömma sig bakom tjocka dammmoln. Dessa dammiga höljen tillåter bara de högsta energiröntgenstrålarna att skina igenom. En gång i rymden kombineras röntgenstrålarna till en kosmisk bakgrund av röntgenstrålar som genomsyrar hela rymden.
Sökandet efter dolda svarta hål är en del av den första folkräkningen i den högsta energin delen av röntgenhimlen. Ledd av Loredana Bassani, IASF, Italien, publicerade ett team av astronomer resultat i The Astrophysical Journal Letters i januari i år. De visar att fraktionen av dolda svarta hål i det närliggande universum är cirka 15 procent, med hjälp av data från ESA: s omloppsbana gamma-ray observation, International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (Integral).
Nu har astronomer från NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland och Integral Science Data Center nära Genève, Schweiz, hittat en ännu mindre bråk med nästan två års kontinuerliga data, också från Integral. Arbetet visar att det klart är för få dolda svarta hål i det närliggande universum för att skapa den observerade röntgenbakgrundsstrålningen.
"Naturligtvis är det svårt att hitta något som vi vet gömmer sig väl och som har undvikit upptäckt hittills," säger Volker Beckmann från NASA Goddard och University of Maryland, Baltimore County, huvudförfattare till den nya rapporten som kommer att publiceras i en kommande nummer av The Astrophysical Journal. "Integral är ett teleskop som borde se dolda svarta hål i närheten, men vi har kommit kort", säger han.
Röntgenhimlen är tusentals till miljoner gånger mer energisk än den synliga himlen som vi känner till. Mycket av röntgenaktiviteten tros komma från svarta hål som suger in gas från deras omgivningar.
De senaste genombrotten inom röntgenstronomin, inklusive en grundlig folkräkning i svart hål som tagits av NASA: s Chandra röntgenobservatorium och Rossi röntgentidsutforskare, har alla behandlat röntgenstrålar med lägre energi. Energiområdet är ungefär 2 000 till 20 000 elektronvolt (optiskt ljus är i jämförelse cirka 2 elektronvolter). De två integrerade undersökningarna är det första inblicket i den i stort sett outforskade högenergi eller "hårda" röntgenregimen på 20 000 till 300 000 elektronvolt.
"Röntgenbakgrunden, detta genomgripande filt av röntgenbelysning som vi ser överallt i universum, toppar på cirka 30 000 elektron volt, men vi vet verkligen nästan ingenting om vad som producerar denna strålning," säger Neil Gehrels från NASA Goddard , en medförfattare.
Teorin är att dolda svarta hål, som forskare kallar Compton-tjocka föremål, är ansvariga för den 30 000 elektron-volt toppen av röntgenstrålar i den kosmiska röntgenbakgrunden. Integral är den första satellitkänsliga nog för att söka efter dem i det lokala universum.
Enligt Beckmann var av alla svarthålsgalaxier som Integral upptäckte mindre än 10 procent den starkt höljda "Compton tjocka" sorten. Det har allvarliga konsekvenser för att förklara var röntgenstrålarna i den kosmiska röntgenbakgrunden kommer från.
"De dolda svarta hålen som vi hittat hittills kan bidra med bara några procent av kraften till den kosmiska röntgenbakgrunden," säger Bassani. Detta innebär att om dolda svarta hål utgör huvuddelen av röntgenbakgrunden, måste de ligga mycket längre bort i det mer avlägsna universum. Varför skulle detta vara? En anledning kan vara att i det lokala universum har de flesta supermassiva svarta hål haft tid att äta eller spränga bort all gas och damm som en gång hyllade dem och lämnade dem avslöjade.
Detta skulle göra dem mindre kapabla att producera röntgenstrålar eftersom det är uppvärmningen av gasen som faller in i det svarta hålet som genererar röntgenstrålarna, inte själva hålet. Så om det svarta hålet hade rensat sin omgivning av materia skulle det inte finnas något kvar att producera röntgenstrålar.
Omvänt är en annan möjlighet att kanske de dolda svarta hålen är mer dolda än astronomer insåg. "Det faktum att vi inte ser dem betyder inte nödvändigtvis att de inte är där, bara att vi inte ser dem. Kanske är de djupt dolda än vi tror och är därför under till och med Integrals upptäcktsgräns, säger Bassani.
Samtidigt planerar NASA-teamet nu att utöka sin sökning efter dolda svarta hål längre ut i universum. ”Det här är bara toppen av isberget. Om några månader till kommer vi att genomföra en större undersökning med Swift-uppdraget. Vårt mål är att driva denna typ av observationer djupare och djupare in i universum för att se svart hålaktivitet vid tidiga epoker. Det är nästa stora utmaning för röntgen- och gammastrålastronomer, ”avslutade Beckmann.
Originalkälla: ESA News Release
Vill du uppdatera din datortapet? Här är en samling svarta bakgrundsbilder.
