Forskere tror at et supermassivt svart hull lurer i midten av praktisk talt alle galakser i universet, med en masse som er millioner eller milliarder ganger solens og hvis enorme tyngdekraft er ansvarlig for å holde alle stjernene sammen. Hjertet i galaksehopen Abell 2261, som ligger omtrent 2.7 milliarder lysår fra jorden, ser imidlertid ut til å bryte teorien. Der indikerer astrofysikkens regler at det skal være et enormt monster på mellom 3,000 og 100,000 XNUMX millioner solmasser, sammenlignbar med vekten til noen av de største kjente. Imidlertid, så mye som forskere søker ustanselig, er det ingen måte å finne det. De siste observasjonene med NASAs Chandra røntgenobservatorium og Hubble-romteleskopet går bare inn i mysteriet.
Ved hjelp av Chandra -data innhentet i 1999 og 2004 hadde astronomer allerede søkt i Abells sentrum etter 2,261 XNUMX tegn på et supermassivt svart hull. De jaktet etter materiale som hadde blitt overopphetet da det falt ned i det sorte hullet og produserte røntgenstråler, men de oppdaget ikke en slik kilde.
Utvist etter en sammenslåing
Nå, med nye og lengre observasjoner av Chandra innhentet i 2018, utførte et team ledet av Kayhan Gultekin ved University of Michigan et dypere søk etter det sorte hullet i midten av galaksen. De vurderte også en alternativ forklaring, der det sorte hullet ble kastet ut etter sammenslåingen av to galakser, hver med sitt eget hull, for å danne den observerte galaksen.
Når sorte hull smelter sammen, produserer de bølger i romtiden som kalles gravitasjonsbølger. Hvis det store antallet gravitasjonsbølger som genereres av en slik hendelse var sterkere i en retning enn en annen, spår teorien at det nye, enda mer massive sorte hullet ville blitt sendt i full hastighet fra midten av galaksen i motsatt retning. Dette kalles et tilbaketrukket svart hull.
Astronomer har ikke funnet noen definitiv bevis på tilbaketrekning av sorte hull, og det er ikke kjent om supermasser kommer nær nok hverandre til å produsere gravitasjonsbølger og smelte sammen. Så langt har de bare bekreftet smelting av mye mindre gjenstander. Å finne en større tilbakegang vil oppmuntre forskere til å lete etter gravitasjonsbølger fra sammenslåing av supermassive sorte hull.
Indirekte signaler
Forskere mener at dette kunne ha skjedd i sentrum av Abell 2261 av to indirekte tegn. For det første avslører data fra optiske observasjoner fra Hubble og Subaru -teleskopet en galaktisk kjerne, det sentrale området hvor antallet stjerner i galaksen har en maksimalverdi, mye større enn forventet, for en galakse av dens størrelse. Det andre tegnet er at den tetteste konsentrasjonen av stjerner i galaksen er mer enn 2,000 lysår fra sentrum, overraskende langt unna.
Under en fusjon synker det supermassive sorte hullet i hver galakse mot midten av den nylig sammenslåtte galaksen. Hvis de holdes sammen av tyngdekraften og deres bane begynner å krympe, forventes det at sorte hull vil samhandle med stjernene rundt og utvise dem fra midten av galaksen. Dette ville forklare den store kjernen i Abell 2261.
Den sentrale konsentrasjonen av stjerner kan også ha vært forårsaket av en voldelig hendelse som sammenslåing av to supermassive sorte hull og den påfølgende rekylen av et enkelt, større svart hull.
Ingen spor i stjernene
Selv om det er indikasjoner på at det fusjonerte et svart hull, viste verken Chandra eller Hubble -data bevis på selve sorte hullet. Forskerne hadde tidligere brukt Hubble til å søke etter en gruppe stjerner som kunne ha blitt feid av et tilbaketrukket svart hull. De studerte tre klynger nær sentrum av galaksen og undersøkte om bevegelsene til stjernene i disse klyngene er høye nok til å antyde at de inneholder et 10 milliarder solmasser svart hull. Det ble ikke funnet klare bevis for et svart hull i to av gruppene, og stjernene i den andre var for svake til å gi nyttige konklusjoner.
De har også tidligere studert observasjoner av Abell 2261 med NSFs Karl G. Jansky Very Large Array. Radioutslipp oppdaget nær sentrum av galaksen antydet at aktiviteten til et supermassivt svart hull hadde skjedd der for 50 millioner år siden, men det indikerer ikke at midten av galaksen for tiden inneholder et så svart hull.
De dro deretter til Chandra for å lete etter materiale som hadde overopphetet og produsert røntgenstråler da det falt ned i det sorte hullet. Selv om dataene avslørte at den tetteste varme gassen ikke var i midten av galaksen, ble den ikke vist verken i midten av klyngen eller i noen av stjerneklyngene. Forfatterne konkluderte med at det enten ikke er noe svart hull på noen av disse stedene, eller at det tiltrekker seg materiale for sakte for å produsere et påvisbart røntgenstrålesignal.
Mysteriet om plasseringen av dette gigantiske sorte hullet fortsetter. Selv om søket mislyktes, håper astronomer at James Webb -romteleskopet kan avsløre dets tilstedeværelse. Hvis Webb ikke finner det, er den beste forklaringen at det sorte hullet har beveget seg langt nok bort fra midten av galaksen.
