Ett internationellt team av astronomer använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) för att skapa den mest detaljerade bilden hittills av gasen som omger två supermassiva svarta hål i en sammansmältande galax.

400 miljoner ljusår bort från jorden, i stjärnbilden Ophiuchus, två galaxer kraschar in i varandra och bildar en galax som vi känner som NGC 6240. Denna märkligt formade galax har observerats många gånger tidigare, eftersom det är relativt nära. Men NGC 6240 är komplex och kaotisk. Kollisionen mellan de två galaxerna pågår fortfarande, föra med sig i kraschen två växande supermassiva svarta hål

som sannolikt kommer att smälta samman som ett större svart hål.

För att förstå vad som händer inom NGC 6240, astronomer vill observera dammet och gasen som omger de svarta hålen i detalj, men tidigare bilder har inte varit tillräckligt skarpa för att göra det. Nya ALMA-observationer har ökat bildernas upplösning med en faktor tio – vilket för första gången visar strukturen hos den kalla gasen i galaxen, även inom de svarta hålens inflytandesfär.

"Nyckeln till att förstå detta galaxsystem är molekylär gas, " förklarade Ezequiel Treister från Pontificia Universidad Católica i Santiago, Chile. "Denna gas är bränslet som behövs för att bilda stjärnor, men det matar också de supermassiva svarta hålen, som låter dem växa."

Det mesta av gasen finns i ett område mellan de två svarta hålen. Mindre detaljerade observationer som gjorts tidigare antydde att denna gas kan vara en roterande skiva. "Vi hittar inga bevis för det, sade Treister. Istället, vi ser en kaotisk ström av gas med filament och bubblor mellan de svarta hålen. En del av denna gas sprutas ut med hastigheter upp till 500 kilometer per sekund. Vi vet ännu inte vad som orsakar dessa utflöden."

En annan anledning att observera gasen så detaljerat är att den hjälper till att bestämma massan av de svarta hålen. "Tidigare modeller, baserat på omgivande stjärnor, indikerade att de svarta hålen var mycket mer massiva än vi förväntade oss, runt en miljard gånger vår sols massa, ", sa Anne Medling från University of Toledo i Ohio. "Men dessa nya ALMA-bilder visade för första gången hur mycket gas som fångas upp i de svarta hålens inflytandesfär. Denna massa är betydande, och därför uppskattar vi nu att massan av det svarta hålet är lägre:runt några hundra miljoner gånger vår sols massa. Baserat på det här, vi tror att de flesta tidigare mätningar av svarta hål i system som detta kan vara 5-90 procent lägre."

Gasen visade sig också vara ännu närmare de svarta hålen än vad astronomerna hade förväntat sig. "Det ligger i en mycket extrem miljö, " förklarade Medling. "Vi tror att den så småningom kommer att falla in i det svarta hålet, eller så kommer den att kastas ut i höga hastigheter."

Astronomerna hittar inga bevis för ett tredje svart hål i galaxen, som ett annat team nyligen påstod sig ha upptäckt. "Vi ser inte molekylär gas associerad med denna påstådda tredje kärna, " sa Treister. "Det kan vara en lokal stjärnhop i stället för ett svart hål, men vi måste studera det mycket mer för att säga något om det med säkerhet."

ALMA:s höga känslighet och upplösning är avgörande för att lära dig mer om supermassiva svarta hål och gasens roll i interagerande galaxer. "Den här galaxen är så komplex, att vi aldrig skulle kunna veta vad som händer inuti den utan dessa detaljerade radiobilder, " sa Loreto Barcos-Muñoz från National Radio Astronomy Observatory i Charlottesville, Virginia. "Vi har nu en bättre uppfattning om 3D-strukturen av galaxen, vilket ger oss möjlighet att förstå hur galaxer utvecklas under de senaste stadierna av en pågående sammanslagning. Om några hundra miljoner år, den här galaxen kommer att se helt annorlunda ut."