Mängder av stjärntuggande svarta hål upptäckta

Ett internationellt forskarteam lett av astronomer vid Chalmers och Onsala rymdobservatorium har letat efter föränderliga radiosignaler från galaxen Arp 220, som ligger 250 miljoner ljusår från jorden. De har tidigare hittat ett antal supernovor (se relaterat pressmeddelande), men även andra källor som har varit svåra att förstå.

Fabien Batejat, astronom vid Chalmers, har lett studien.

– Vi hittade tre märkliga källor som var olika ljusstarka varje gång vi tittade på dem. I början hade vi ingen aning om vad de skulle kunna vara, säger han.

Forskarna följde de tre märkliga radiokällorna under flera års tid. Nu tror de att de vet vad som lyser: jetstrålar skapade av svarta hål.

– Vi tror att det vi ser är radiostrålning från dubbelstjärnor där den ena stjärnan tidigare har exploderat och lämnat kvar ett svart hål. Hålet ”äter” gas som dras in från stjärnan intill och alstrar kraftiga jetstrålar som i sin tur sänder ut radiovågor, säger Fabien Batejat.

De nyupptäckta svarta hålen i galaxen Arp 220 är enligt forskarna bara tre av många liknande. John Conway, professor i observationell radioastronomi vid Chalmers och vice föreståndare för Onsala rymdobservatorium, förklarar:

– Jetstrålar från de svarta hålen syns på detta avstånd bara om de är riktade rakt emot oss. Troligen finns det väldigt många fler sådana system i galaxen, men där strålarna är riktade åt andra håll, säger han.

Galaxen Arp 220 är redan känd för att skapa nya stjärnor i rasande takt. Tidigare forskning av samma team har även visat att det förekommer många supernova-explosioner i galaxen, uppemot 250 gånger fler än i vår galax. Supernovor och svarta hål hänger ihop: astronomer tror att svarta hål skapas när de tyngsta stjärnorna, med massa mer än cirka 20 gånger solens, exploderar.

Detta hoppas astronomerna snart kunna sätta på prov tack vare upptäckten i Arp 220. Bara ett dussintal svarta hål av denna typ är kända i Vintergatan, samt enstaka i andra galaxer.

– Genom att studera många av dessa små svarta hål som småäter på stjärnor får vi ett nytt sätt att lära oss om hur de skapas. Statistik över svarta hål har vi hittills kunnat studera bara för avlägsna, supertunga svarta hål, säger Anthony Rushton, som också ingår i teamet i Onsala.

Upptäckten gjordes med ett världsomspännande nätverk av radioteleskop som kopplas ihop för att med hjälp av tekniken långbasinterferometri (VLBI) skapa mycket skarpa bilder. Det gör det möjligt att följa skeenden i galaxers tätpackade centrum, som är dolda för vanliga teleskop bakom tjocka lager av stoft och damm. För att kunna upptäcka vad dessa radiokällor är gjorde forskarna mätningar i olika radiovåglängder under hela 17 år.

Philip Diamond är chef för astronomi och rymdvetenskap vid CSIRO Astronomy and Space Science i Australien, och medlem i teamet.

– Det här resultatet har kunnat komma fram först efter många år av mödosamt arbete och tack vare förbättringar i tekniken långbasinterferometri, säger han.

Objekten, som astronomer kallar mikroblazarer, förutspåddes redan för mer än ett decennium sedan. Astronomer tror att de liknar de kosmiska fyrar som kallas blazarer, fast i mindre skala. I en blazar frossar ett supertungt svart hål på tät gas i mitten av en galax och skapar kraftfulla jetstrålar som kan ses från jorden om de är riktade rakt emot oss.

– Våra nya mätningar från Arp 220 är det hittills bästa beviset för mikroblazarer. Galaxer som den här verkar dessutom härbärgera dem i mycket stora mängder, säger Fabien Batejat.

 
Bildtext: Forskare har sett tecken på radiovågor från mängder av svarta hål i galaxen Arp 220. Jetstrålarna skapas i märkliga dubbelstjärnor som den på bilden. Gas som dras från en röd superjättestjärna (till vänster i bilden) samlas i en ljus skiva av het gas som sakta matar det svarta hålet i mitten. Därifrån skickas också strålarna ut i rymden. 
 
Fakta om teleskopen
Observationerna gjordes med teleskop som tillhör det Europeiska nätverket för långbasinterferometri (EVN) samt VLBA (Very Long Baseline Array). VLBA består av tio radioteleskop som ligger mellan Hawaii och St. Croix på Amerikanska Jungfruöarna, och som drivs av National Radio Astronomy Observatory (NRAO). EVN stöds av JIVE, Joint Institute for VLBI in Europe.

Fakta om Onsala rymdobservatorium
Onsala rymdobservatorium är Sveriges nationella anläggning för radioastronomi. Observatoriet förser forskare med utrustning för studier av jorden och resten av universum. I Onsala, 45 km söder om Göteborg, drivs två radioteleskop och en station i teleskopnätverket LOFAR. Observatoriet medverkar även i flera internationella projekt. Institutionen för rymd- och geovetenskap på Chalmers tekniska högskola är värd för observatoriet. Verksamheten drivs på uppdrag av Vetenskapsrådet.

Fakta om forskarteamet
Forskarteamet består av Fabien Batejat (Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola), John Conway (Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola), Anthony Rushton (Onsala rymdobservatorium, Chalmers tekniska högskola, samt ESO), Rodrigo Parra (Europeiska sydobservatoriet, ESO, Chile), Philip Diamond (CSIRO, Australien), Colin J. Lonsdale (MIT Haystack Observatory, USA) och Carol J. Lonsdale (North American ALMA Science Center, NRAO, USA).

 
KONTAKT OCH INFORMATION
Robert Cumming, astronom och informatör, Onsala rymdobservatorium, 031-772 55 00 eller 070-493 31 14, robert.cumming@chalmers.se

Fabien Batejat, astronom, Onsala rymdobservatorium, Chalmers, 031-772 55 00 eller 076-583 89 96, fabien.batejat@chalmers.se

Forskningsresultaten har publicerats i juninumret av tidskriften Astronomy & Astrophysics.
Läs den vetenskapliga artikeln