Astronomen haben eine vergrabene Gruppe massereicher schwarzer Löcher gefunden

Neu entdeckte massereiche Schwarze Löcher werden in Zwerggalaxien gefunden, wo ihre Strahlung mit dem Licht und der Fülle junger Sterne konkurriert. Bildnachweis: NASA und ESA/Hubble, künstlerische Konzeption eines Schwarzen Lochs mit Jet von M Polymera.

Ein Team unter der Leitung von Forschern der University of North Carolina in Chapel Hill hat eine bisher übersehene Fundgrube massereicher Schwarzer Löcher in Zwerggalaxien entdeckt. Neu entdeckte Schwarze Löcher bieten einen Einblick in die Lebensgeschichte des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße.

Als riesige Spiralgalaxie ist die Milchstraße vermutlich aus der Verschmelzung vieler kleinerer Zwerggalaxien entstanden. Beispielsweise sind die Magellanschen Wolken am südlichen Himmel Zwerggalaxien, die mit der Milchstraße verschmelzen werden. Jeder fallende Zwerg könnte ein zentrales supermassives Schwarzes Loch mit sich bringen, zehn- oder hunderttausendmal so groß wie unsere Sonne, das möglicherweise vom supermassiven zentralen Schwarzen Loch der Milchstraße verschluckt wird.

Aber wie oft Zwerggalaxien ein supermassereiches Schwarzes Loch enthalten, ist unbekannt, was eine große Lücke in unserem Verständnis darüber hinterlässt, wie Schwarze Löcher und Galaxien zusammenwachsen. Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Astrophysikalische Zeitschrift Es hilft, diese Lücke zu schließen, indem es enthüllt, dass supermassive Schwarze Löcher in Zwerggalaxien um ein Vielfaches häufiger vorkommen als bisher angenommen.

„Dieses Ergebnis hat mich wirklich überrascht, weil sich diese Schwarzen Löcher zuvor vor aller Augen versteckten“, sagte Mujda Polymera, Hauptautorin der Studie und Doktorandin am UNC-Chapel Hill. Schüler.

Senden Sie gemischte Botschaften

Schwarze Löcher werden normalerweise entdeckt, wenn sie aktiv wachsen, indem sie Gas fressen und Sternenstaub um sie herumwirbeln, wodurch sie intensiv leuchten.

UNC-Chapel Hill-Professorin Sheila Kanaban, Polymer Ph.D. Berater und Co-Autor der Studie, verglich Schwarze Löcher und Glühwürmchen.

„Genau wie Glühwürmchen sehen wir schwarze Löcher nur, wenn sie beleuchtet sind – während sie wachsen – und die beleuchteten Löcher geben uns Hinweise darauf, wie viele wir nicht sehen können.“

Das Problem ist, dass während wachsende Schwarze Löcher mit deutlicher, hochenergetischer Strahlung leuchten, dies auch bei neugeborenen Sternen der Fall ist. Traditionell haben Astronomen wachsende Schwarze Löcher von der Entstehung neuer Sterne mithilfe diagnostischer Tests unterschieden, die auf detaillierten Merkmalen des sichtbaren Lichts jeder Galaxie beruhen, während es sich in einem regenbogenähnlichen Spektrum ausbreitet.

Der Weg zur Entdeckung begann, als Studenten im Grundstudium, die mit Kanaban arbeiteten, versuchten, diese traditionellen Tests auf Vermessungsdaten von Galaxien anzuwenden. Das Team erkannte, dass einige Galaxien gemischte Botschaften aussendeten – zwei Tests zeigten das Vorhandensein wachsender schwarzer Löcher und der dritte Test nur die Sternentstehung.

„Frühere Arbeiten hatten gerade mysteriöse Fälle wie diese aus der statistischen Analyse ausgeschlossen, aber ich hatte das Gefühl, dass es sich um unentdeckte Schwarze Löcher in Zwerggalaxien handeln könnte“, sagte Kanaban. Ich vermutete, dass der dritte, manchmal widersprüchliche Test empfindlicher als die beiden anderen Tests für typische Eigenschaften von Zwergen war: ihre einfache elementare Zusammensetzung (hauptsächlich ursprünglicher Wasserstoff und Helium aus dem Urknall) und ihre hohe Rate an neuer Sternentstehung.

Der Co-Autor der Studie, Chris Richardson, außerordentlicher Professor an der Elon University, bestätigte durch theoretische Simulationen, dass die Testergebnisse mit gemischten Botschaften genau dem entsprechen, was die Theorie für eine Urformation vorhersagen könnte, eine hochgeformte Zwerggalaxie aus Sternen, die ein zunehmend massereiches Schwarzes Loch enthält. „Die Tatsache, dass meine Simulationen mit dem übereinstimmen, was die Kanaban-Gruppe gefunden hat, hat mich begeistert, die Auswirkungen auf die Entwicklung von Galaxien zu untersuchen“, sagte Richardson.

Eine Anzahl wachsender Schwarzer Löcher

Polimera hat sich der Herausforderung gestellt, eine neue Population wachsender Schwarzer Löcher zu schaffen und dabei sowohl auf traditionelle als auch auf gemischte Arten von Botschaften zu achten. Es erhielt veröffentlichte Messungen der spektroskopischen Eigenschaften von sichtbarem Licht, um Schwarze Löcher in Tausenden von Galaxien in zwei von Kannappan, RESOLVE und ECO geleiteten Untersuchungen zu testen. Diese Durchmusterungen umfassen Ultraviolett- und Radiodaten, die sich ideal zum Studium der Sternentstehung eignen, und sie haben ein ungewöhnliches Design: Während die meisten astronomischen Durchmusterungen Proben auswählen, die große, helle Galaxien bevorzugen, sind RESOLVE und ECO ein vollständiger Vorrat an riesigen Volumina aus dem gegenwärtigen Universum, in dem sich Zwerggalaxien befinden sind reichlich vorhanden.

„Mir war wichtig, dass wir unsere Suche nach dem Schwarzen Loch nicht auf Zwerggalaxien ausrichten“, sagte Polymera. „Aber als ich die gesamte Bevölkerung betrachtete, stellte ich fest, dass die neue Art von wachsenden Schwarzen Löchern immer in Zwergen vorkommt. Ich war von der Anzahl überrascht, als ich sie zum ersten Mal sah.“

Mehr als 80 Prozent aller sich entwickelnden Schwarzen Löcher, die ich in Zwerggalaxien gefunden habe, sind vom neuen Typ.

Das Ergebnis sah sehr gut aus. „Wir wurden alle nervös“, sagte Polymera. „Die erste Frage, die mir in den Sinn kam, war: Haben wir einen Weg übersehen, wie extreme Sternentstehung allein diese Galaxien erklären könnte?“ Sie führte eine umfassende Suche nach alternativen Erklärungen durch Sternentstehung, Unsicherheitsmodellierung oder exotische Astrophysik durch. Am Ende musste das Team zu dem Schluss kommen, dass die neu identifizierten Schwarzen Löcher echt waren.

“Wir kämpfen immer noch mit uns selbst”, sagte Kanaban. „Wir sind gespannt auf die Folgeideen. Die Schwarzen Löcher, die wir gefunden haben, sind die Bausteine ​​von supermassiven Schwarzen Löchern wie denen in unserer Milchstraße. Wir wollen viel über sie lernen.“


Zwerggalaxie Mrk 462: Ein kleines monströses Schwarzes Loch kann Beweise für ein riesiges Wachstum enthalten


Mehr Informationen:
Mugdha S. Polimera et al, RESOLVE and ECO: Searching for low-metal z ∼ 0 Dwarf AGN-Kandidaten unter Verwendung verbesserter Emissionsliniendiagnostik, Astrophysikalische Zeitschrift (2022). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac6595

Eingereicht von der University of North Carolina in Chapel Hill

das Zitat: Astronomen haben eine versteckte Gruppe massereicher Schwarzer Löcher gefunden (24. Mai 2022), abgerufen am 24. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-astronomers-hidden-trove-massive-black.html

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