Studija o 2.435 galaksija s aktivnim crnim rupama ruši jednu od temeljnih pretpostavki o nastanku svemira — da su za rast crnih rupa nužni nasilni sudari galaksija.
Astronomi su analizirali podatke prikupljene instrumentom DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) i među promatranim galaksijama izdvojili 546 onih bez središnje izbočine, takozvanih bulgeless galaksija. Rezultat je objavljen u stručnom časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a pokazuje da galaksije bez središnje izbočine rastu svoje crne rupe jednako uspješno kao i one koje je imaju.
To je neugodno otkriće za model koji se godinama držao gotovo aksiomom: da crna rupa i njezina galaksija rastu zajedno, i to ponajprije kroz velike sudare. Središnja izbočina smatrala se dokazom takvih sudara u prošlosti. Ako galaksija bez izbočine ipak ima „normalnu” crnu rupu, onda sudari nisu bili potrebni.
Što su zapravo mjerili
Voditeljica istraživanja Sophie M. Jewell s Oxforda i njezin tim koristili su automatizirani pipeline GALFITM kako bi svjetlosni profil svake galaksije razložili na komponente — središnji točkasti izvor, disk te, gdje postoji, izbočinu ili prečku. Tako su iz uzorka izdvojili 546 istinski bulgeless galaksija nasuprot 240 onih s izbočinom.
Metodu su provjerili ubacivanjem umjetnih izbočina u stvarne snimke i provjerom koliko ih pipeline pouzdano prepoznaje. Mase crnih rupa procijenili su iz širine i sjaja emisijskih linija vodika alfa, a zatim usporedili kako masa crne rupe prati ukupnu masu zvijezda, a kako masu same izbočine.
Rezultat je razdvojio dvije stvari koje su se dosad držale zajedno. Kod bulgeless galaksija omjer mase crne rupe i ukupne zvjezdane mase ostaje u skladu s galaksijama koje imaju izbočinu. No kad se masa crne rupe usporedi isključivo s masom izbočine, slika se lomi — većina crnih rupa u bulgeless galaksijama pokazuje se preteškom za svoju relativno malu izbočinu.
Prečke i spiralni krakovi kao pumpa
Modeliranje je pokazalo da te crne rupe mogu dosegnuti promatrane mase bez sudara. Kao vjerojatni mehanizam dovoda plina prema središtu nameću se zvjezdane prečke i spiralni krakovi. Oko dvije trećine galaksija u uzorku ima prečku, a velika većina pokazuje vidljive spiralne krakove — oba oblika poznata su kao kanali koji plin usmjeravaju prema centru dovoljno brzo da hrane rastuću crnu rupu.
Autori u radu zaključuju da, ako pretpostavimo kako bulgeless galaksije nisu doživjele značajne sudare, onda veliki sudari nisu nužni za rast velike većine crnih rupa do promatranih masa u razumnom vremenu.
Ovo nije prvi put da se temeljni model dovodi u pitanje. Svemirski teleskop James Webb već je ranije pronašao crne rupe na visokim crvenim pomacima koje izgledaju „prevelike” za svoje galaksije, kao i znatno više disk galaksija nego što se očekivalo. Diskovi su krhke strukture koje veliki sudari razaraju, pa njihova brojnost sama po sebi traži objašnjenje kako crne rupe rastu bez sudara.
Simulacije ne uspijevaju reproducirati stvarnost
Kad su rezultate usporedili s velikom kozmološkom simulacijom Horizon-AGN, simulacija nije uspjela proizvesti crne rupe malih masa kakvima obiluje DESI uzorak. Autori napominju da je to dosljedan problem kod više kozmoloških simulacija te da bi razlika mogla upućivati na ograničenja samih simulacija — odnosno da je velika populacija supermasivnih crnih rupa u njima ozbiljno podzastupljena.
Ovdje se otvara pitanje koje istraživanje samo nije postavilo: ako simulacije sustavno podcjenjuju broj crnih rupa, koliko još „potvrđenih” kozmoloških zaključivanja počiva na modelima koji ne mogu reproducirati ono što teleskopi vide?
Odgovor bi trebali dati svemirski teleskopi Euclid i Roman. Njihove oštrije snimke moći će uočiti slabe i male izbočine, pa će se pokazati koliko su te „bulgeless” galaksije doista bez izbočine. Do tada ostaje neugodna mogućnost da je dio udžbeničke priče o nasilnom nastanku galaksija — pogrešan.
0 komentara
Još nema komentara. Budite prvi.