Sorte hull regulerer sin egen masse

Nye resultater fra NASAs rombaserte røntgenteleskop, Chandra X-ray Observatory, har gjort store fremskritt når det gjelder å forklare hvordan en spesiell type sorte hull kan være istand til å deaktivere jetstrålene de produserer. Resultatene tyder på at disse sorte hullene har en innebygget mekanisme for å regulere hastigheten de vokser med.

Foto: X-ray: NASA/CXC/Harvard/J. Neilsen et al. Optical: Palomar DSS2

Størrelsesklassene til sorte hull i universet varierer fra de supermassive, hvor massen ligger i området fra millioner til milliarder solmasser, til de mye mindre sorte hullene, som skyldes kollaps av massive stjerner og har masser på rundt 7-25 ganger solens. Supermassive sorte hull antas å være kilden til kvasarer, kraftig strålende lyskilder som skyldes materien som omringer og "mater" det sorte hullet, og disse er noen av de mest lyssterke objektene i universet. Noen sorte hull av den mindre typen har kraftige jetstråler i radiobølge-området som skyter ut partikler og stråling, slik en også observerer hos kvasarer, og disse kalles derfor mikro-kvasarer.

Kosmisk tautrekking

En ny studie har sett på en mikro-kvasar i vår egen galakse kalt GRS 1915+105, som inneholder et sort hull som veier omkring 14 ganger så mye som solen. Det sorte hullet "spiser" materie fra en nabostjerne, og når materien fra stjernen trekkes mot hullet, formes det som kalles en akkresjonsskive omkring det. Systemet GRS 1915 har vist seg å variere i oppførsel på en bemerkelsesverdig uforutsigbar måte, og skyldes en sammenkobling mellom skiven av materie og radio-jetstrålen som man ikke helt har forstått.

Kunstnerisk fremstilling av en mikrokvasar som suger materie fra nabostjernen.
Illustrasjon: ESA

Spektrografen om bord på Chandra har observert GRS 1915 elleve ganger siden den ble skutt opp i 1999. Observasjonene og de etterfølgende studiene har avslørt at det sorte hullets jetstråle i perioder kan bli skrudd av ettersom en varm vind av røntgenstråling begynner å blåse ut fra den omkringliggende akkresjonsskiven. Denne vinden antas på sin side å skru av jetstrømmen ved å frata den materie som ellers ville drevet den. Motsatt ser man at når vinden avtar og dør ut, kan jetstrålen oppstå igjen. Forskerne har ennå ikke forstått hva som driver denne vekselsvise tautrekkingen mellom de to strålingskildene.

Forskningsresultatene viser også at vinden og jetstrømmen fører omtrent lik mengde materie vekk fra det sorte hullet, noe som antyder at det sorte hullet på et eller annet vis regulerer hastigheten den samler opp masse på, ved å variere mellom de to mekanismene for å støte materie ut i rommet. En slik selv-regulering er vanlig å snakke om når det gjelder supermassive sorte hull, men dette er det første klare beviset for en slik mekanisme hos den langt mindre massive typen.

To mysterier å løse

Ut fra disse resultatene har man fastslått en ny sammenheng mellom de to typene sorte hull, da man har funnet ut at supermassive og stellare sorte hull oppfører seg relativt likt, så lenge størrelsene er tatt i betraktning. Jo mer massivt et sort hull er, desto lengre tidsskalaer burde forandringer i oppførselen til disse skje på. Et forandring i systemet GRS 1915 som skjer over en times tid, ville dermed svare til et tidsrom på 10 000 år for et supermassivt sort hull som veier en milliard ganger mer enn solen. Man har derfor ingen sjanse til å utforske de supermassive sorte hullene i såpass stor detalj, så denne sammenhengen gjør at man kan lære svært mye om sorte hull ved bare å studere de små sorte hullene som denne mikro-kvasaren. I tillegg har man ved å studere GRS 1915 kunnet komme nærmere løsningen på ikke bare ett, men to mysterier i astronomien: Hvordan jetstrålene hos sorte hull kan deaktiveres, og i tillegg hvordan sorte hull regulerer sin egen vekst.

By Kristin C. Carlsson
Published Aug. 14, 2012 10:46 AM - Last modified Aug. 22, 2012 9:31 AM