Bild https://mcdonaldobservatory.org
Segue 1 är en mycket ljussvag dvärggalax (Omöjligt
att se men den finns på bilden) som innehåller få stjärnor. Ny forskning
tyder på att det i dess centrum finns ett gigantiskt stort svart hål. Det är
en klotformig galax i riktning mot stjärnbilden Lejonet 75000 ljusår från oss.
Bild: SIMBAD, DSS.
Astronomer har under lång tid ansett att mycket små
dvärggalaxer eller stjärnhopar inte har ett svart hål i sitt centrum utan istället en
koncentration av mörk materia. Men forskare vid University of Texas i Austin
och University of Texas i San Antonio vänder upp och ner på detta antagande och
utmanar astronomernas förståelse av dvärggalaxer. I stället för mörk materia
finns det ett gigantiskt svart hål i hjärtat av Segue 1. Ett svart hål som håller samman de få
stjärnor som finns i denna dvärggalax.
– Vårt arbete kan revolutionera modellen av
dvärggalaxer eller stjärnhopar så att de inkluderar supermassiva svarta hål i
stället för halos av mörk materia, beskriver Nathaniel Lujan, doktorand vid
UTSA som ledde forskningen.
Upptäckten publicerades nyligen i The AstrophysicalJournal Letters och är kulmen i en kurs i astronomi som gavs av astrofysikerna Karl Gebhardt (UT Austin) och Richard Anantua (UTSA) vilken gav eleverna möjlighet att använda avancerad datormodelleringsteknik för att studera gravitationens effekt i galaxer. Studenterna använde superdatorer vid Texas Advanced Computing Center vid UT Austin för att skapa hundratusentals komplexa datamodeller. Var och en av dessa kartlade de förväntade banorna för Segue 1:s stjärnor vilket resultat bäst stämde på närvaron av ett svart hål, dess storlek, överflödet av mörk materia och andra hypotetiska faktorer allt i jakten på en modell som nära matchade stjärnornas verkliga rörelser som observerats av W.M. Keck-observatoriet.
Studenterna började med att identifiera stjärnors påverkan i Segue 1. Stjärnorna är där glest utspridda. I galaxens yttre kanter dominerar stjärnor som är på väg bort från
galaxen. Genom att mäta populationen av stjärnor i utkanten och subtrahera den
från den de i centrala regionen filtrerade de bort stjärnor som var under Vintergatans
inflytande (de som är på väg ut från galaxen dras troligen iväg av Vintergatans
stjärnors gravitation).
Därefter kartlade teamet hastigheten och riktningen
för de återstående stjärnorna. Det stod snart klart att stjärnorna i den
mittersta regionen färdades i snabba, snäva cirklar vilket är tecken på
existensen av ett svart hål i centrum av galaxen. Data med en hög andel mörk materia eller både
mörk materia och ett svart hål, stämde dåligt överens med de modeller som enbart visade på ett svart hål av ofantlig storlek.
Något som var spännande var att försöka hitta
det svarta hålet av denna teoretiskt enorma storlek. Med en massa som uppskattas vara 450
000 gånger större än vår sols massa innebär att den har ungefär 10 gånger
större massa än alla stjärnor tillsammans i Segue 1. I de flesta galaxer är annars massan hos ett centralt svart hål inte större än hos stjärnorna i en galax.
– Det finns ett starkt samband mellan ett svart håls massa och värdgalaxens massa. Det svarta hålet i Segue 1 är däremot betydligt
större än vad ovan samband visar förklarar Gebhardt. Om detta stora massförhållande som finns i Segue 1 är
vanligt bland dvärggalaxer måste vi omtolka hur dessa system utvecklas, beskriver
han.
En möjlig förklaring till Segue 1:s utveckling är
att den tidigare var en större galax med betydligt fler stjärnor. Men med tiden
kan Vintergatans gravitation dragit flertalet till sig (flera är ju fortfarande på väg ut ur galaxen se ovan så det låter troligt) och lämnat några få kvar.
En annan möjlighet är att Segue 1 liknar en nyupptäckt klass av galaxer som kallas Little Red Dots, som verkar ha utvecklats med enorma svarta hål och mycket få stjärnor. Dessa tidiga galaxer, som finns i de mest avlägsna delarna av universum (i tid och rum) är svåra att studera. Med Segue 1 kan astronomer nu ha ett närliggande objekt som gör det möjligt att observera några av de processer som antas pågå i Little Red Dots.
Hur denna dvärggalax än har utvecklats har Segue 1
visat sig vara en spännande utmaning för de nuvarande teorierna om
dvärggalaxer.
Medförfattare till studien inkluderade UT Austins
Owen Chase, Maya Debski, Claire Finley, Om Gupta, Alex Lawson, Zorayda
Martinez, Connor Painter och Yonatan Sklansky och UTSA:s Loraine Gomez,
Izabella Marron och Hayley West. Forskningen stöddes av Simons Foundation.
