Från ett pressmeddelande från NASA:
Sett i röntgenstrålar är hela himlen aglow. Problemet var, för få av dem upptäcktes för att göra jobbet.
Ett internationellt team av forskare som använder data från NASA: s Swift-satellit bekräftar förekomsten av en i stort sett osynlig befolkning av svarthålsdrivna galaxer. Deras röntgenutsläpp absorberas så kraftigt att lite mer än ett dussin är kända. Ändå säger astronomer att trots de djupt nedtonade röntgenstrålarna kan källorna representera toppen av isberget och står för minst en femtedel av alla aktiva galaxer.
"Dessa hårt täckta svarta hål är runt omkring oss," säger Neil Gehrels, Swift-huvudutredaren vid NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Och medförfattare till den nya studien. "Men innan Swift var de bara för svaga och för dolda för att vi skulle kunna se."
Resultaten visas i 10 februari-numret av The Astrophysical Journal.
De flesta stora galaxer innehåller ett enormt centralt svart hål, och de som observerats i Swift-studien väger in cirka 100 miljoner gånger solens massa. I en aktiv galax driver materie som faller mot det supermassiva svarta hålet höga energiutsläpp så intensiva att två klasser av aktiva galaxer, kvasarer och blazarer rankas som de mest lysande föremålen i universum.
Röntgenbakgrunden ledde till att astronomer misstänkte att aktiva galaxer underskattades. Astronomer kunde aldrig vara säkra på att de hade upptäckt de flesta även de närmaste aktiva galaxerna. Tjocka moln av damm och gas omger det centrala svarta hålet och skärmar ut ultraviolett, optiskt och lågenergiskt (eller mjukt) röntgenljus. Medan infraröd strålning kan göra det genom materialet, kan det förväxlas med varmt damm i galaxens stjärnbildande regioner.
Men några av det svarta hålets mer energiska röntgenstrålar tränger in i höljet, och det är där Swift kommer in.
Sedan 2004 har Swift's Burst Alert Telescope (BAT), utvecklat och drivs vid NASA Goddard, kartlagt hela himlen i hårda röntgenstrålar med energier mellan 15 000 och 200 000 elektron volt - tusentals gånger energin från synligt ljus. Efter en gradvis uppbyggnad av exponeringen år efter år är undersökningen nu den största, mest känsliga och mest fullständiga folkräkningen vid dessa energier. Den innehåller hundratals aktiva galaxer på ett avstånd av 650 miljoner ljusår.
Från detta prov eliminerade forskarna källor mindre än 15 grader från det dammiga, trånga planet i vår egen galax. Alla aktiva galaxer med en energisk partikelstråle beaktades inte heller, vilket lämnade 199 galaxer.
Även om det finns många olika typer av aktiv galax förklarar astronomer de olika observerade egenskaperna baserat på hur galaxen vinklar in i vår siktlinje. Vi ser de ljusaste som nästan vetter mot, men när vinkeln ökar absorberar den omgivande ringen med gas och damm allt större mängder av det svarta hålets utsläpp.
Astronomer antog att det fanns många aktiva galaxorienterade vägar för oss, men de kunde bara inte upptäckas eftersom gasskivan dämpar utsläppen för starkt.
”Dessa extremt dolda aktiva galaxer är mycket svaga och svåra att hitta. Av ett urval av 199 källor upptäckte vi bara nio av dem, ”sa Davide Burlon, huvudförfattaren till studien och en doktorand vid Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i München.
"Men till och med Swift's BAT har problem med att hitta dessa mycket upptagna källor, och vi vet att undersökningen underskrider dem," förklarade Burlon. "När vi fakturerade detta, fann vi att dessa höljda aktiva galaxer är mycket många, vilket utgör cirka 20 till 30 procent av det totala."
"Med Swift har vi nu kvantifierat exakt hur många aktiva galaxer som finns runt omkring oss - verkligen i vår bakgård," sa Marco Ajello vid SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, Calif. "Antalet är stort och det håller med modeller som säger att de är ansvariga för det mesta av röntgenbakgrunden. ” Om siffrorna förblir konstanta på större avstånd, när universum var väsentligt yngre, finns det tillräckligt med supermassiva svarta hål för att redovisa den kosmiska röntgenbakgrunden.
Teamet slog sedan samman Swift BAT-data med arkiverade observationer från sitt röntgenteleskop i ett försök att studera hur intensiteten i galaxernas utsläpp förändrades vid olika röntgenstrålar.
"Det här är första gången vi kan undersöka det genomsnittliga spektrumet för kraftigt absorberade aktiva galaxer," sade Ajello. "Dessa galaxer är ansvariga för formen på den kosmiska röntgenbakgrunden - de skapar toppen av dess energi."
Allt detta överensstämmer med idén att den kosmiska röntgenbakgrunden är resultatet av utsläpp från dolda supermassiva svarta hål som var aktiva när universum var 7 miljarder år gammalt, eller ungefär hälften av sin nuvarande ålder.
Swift, som lanserades i november 2004, förvaltas av Goddard. Det byggdes och drivs i samarbete med Penn State, Los Alamos National Laboratory i New Mexico och General Dynamics i Falls Church, Va .; University of Leicester och Mullard Space Sciences Laboratory i Storbritannien; Brera Observatory och den italienska rymdbyrån i Italien; plus ytterligare partners i Tyskland och Japan.
