Bilden https://www.almaobservatory.org är en bild i hög upplösning från ALMA-teleskopet i Chile av molekylgas, spårad genom emission från kolmonoxidmolekylen i fyra sammansmältande galaxer med dual AGN. Vi kan tydligt se stora
koncentrerade reservoarer av molekylär gas. Källa: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ M.
Johnstone et al. / CATA / J. Utreras
Svarta hål anses sluka allt som kommer i dess väg.
Men astronomer som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA
teleskopet i Chile) har upptäckt att även supermassiva svarta hål kan vara selektiva
av vad de drar i sig vilket kan påverka deras tillväxt. Ett internationellt
team av astronomer under ledning av Makoto A. Johnstone, doktorand vid
University of Virginia, gjorde denna upptäckt.
De upptäckte att när två massiva, gasrika galaxer smälter samman, driver gravitationen enorma mängder kall molekylär gas mot galaxernas centrum och dess svarta hål (SMBH) finns. Dessa i tid korta turbulenta faser kan lysa upp det ena eller båda de svarta hålen vilket då gör dem till några av de mest energirika objekten i universum. Förvånande nog, hyser inte alla sammanslagna galaxer två aktivt matande svarta hål. Vissa visar bara ett, medan andra inget alls (kan det bero på att mängden tät gas döljer et svarta hålet).
Observationerna avslöjade en tät, kaotisk hög av
gasmoln runt många svarta hål (särskilt de mer massiva), vilket tyder på att
sammanslagningar är mycket effektiva till att leverera bränsle för tillväxt av svarta hål. Ändå ökar inte den nuvarande ljusstyrkan hos de svarta hålen (vilket är ett
mått på hur snabbt de växer) med mängden tillgänglig gas. Även med gott om gas
i närheten småäter de flesta SMBH:er
snarare än frossar vilket tyder på att tillväxten av svarta hål under
sammanslagningar kan vara mycket ineffektiv, med inkonsekvent nedbrytning av
gas på korta tidsskalor.
"Den ineffektiva tillväxten av det observerade
supermassiva svarta hålet, även när täta reservoarer av molekylär gas finns
tillgänglig, väcker frågor om de fysiska förhållanden som krävs för att utlösa
tillväxtepisoder," beskriver Makoto. "Förutom att förekomma i extremt
dammiga miljöer är AGN-aktiviteten sannolikt mycket variabel och episodisk vilket kan förklara varför det har varit så svårt att upptäcka två samtidigt
aktiva svarta hål vid sammanslagningar."
Teamet jämförde system där båda var aktiva svart hål (dual AGN) med sammanslagningar där endast ett visade tydlig aktivitet (enkel AGN). I några av dessa enskilda AGN-fall verkade det svarta hålet inte dra till sig gas vilket kan vara för att det inte fanns mycket gas att observera (eller kan det vara för det andra svarta hålets gravitationseffekt var mycket starkare?).
I andra
fall observerades gasen men det svarta hålet vägrade fortfarande dra den till
sig möjligen kan det bero på att observationen
hamnade mellan indragningar. "Dessa unika ALMA-observationer visar hur
svarta hål aktivt matas under en stor galaxsammanslagning. En händelse som vi
starkt misstänker är avgörande för att etablera den observerade kopplingen
mellan tillväxt av svarta hål och galaxutveckling. Det är först nu, tack vare
de unika och revolutionerande ALMA-möjligheterna som denna studie var
möjlig," beskriver Ezequiel Treister, huvudansvarig forskare för detta
forskningsprojekt och medförfattare till studien.
Resultaten av undersökningen finns i "Molecular Gas in Major Mergers Hosting Dual and Single AGNs at <10 kpc Nuclear Separations" av Makoto A. Johnstone m.fl. i Astrophysical Journal.
