Ett supermassivt svart hål inuti en liten galax utmanar forskarnas idéer om vad som händer när två galaxer blir en.

Was 49 är namnet på ett system som består av en stor skivgalax, kallad Was 49a, sammanslagning med en mycket mindre "dvärg" galax som heter Was 49b. Dvärggalaxen roterar inom den större galaxens skiva, cirka 26, 000 ljusår från dess centrum. Tack vare NASA:s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) uppdrag, forskare har upptäckt att dvärggalaxen är så lysande i högenergiröntgenstrålar, det måste vara värd för ett supermassivt svart hål som är mycket större och kraftfullare än förväntat.

"Detta är ett helt unikt system och går tvärtemot vad vi förstår av galaxsammanslagningar, sa Nathan Secrest, huvudförfattare till studien och postdoktor vid U.S. Naval Research Laboratory i Washington.

Data från NuSTAR och Sloan Digital Sky Survey tyder på att massan av dvärggalaxens svarta hål är enorm, jämfört med liknande stora galaxer, på mer än 2 procent av galaxens egen massa.

"Vi trodde inte att dvärggalaxer var värd för supermassiva svarta hål så här stora, " Sa Secrest. "Detta svarta hål kan vara hundratals gånger mer massivt än vad vi skulle förvänta oss för en galax av denna storlek, beroende på hur galaxen utvecklats i förhållande till andra galaxer. "

Dvärggalaxens svarta hål är motorn i en aktiv galaktisk kärna (AGN), ett kosmiskt fenomen där extremt högenergistrålning bryter fram när ett svart hål slukar gas och damm. Denna speciella AGN verkar vara täckt av en munkformad struktur gjord av gas och damm. NASA:s Chandra- och Swift-uppdrag användes för att ytterligare karakterisera röntgenstrålningen.

I vanliga fall, när två galaxer börjar smälta samman, den större galaxens centrala svarta hål blir aktivt, glupskande gas och damm, och spyr ut högenergiröntgenstrålar när materia omvandlas till energi. Det beror på att, när galaxer närmar sig varandra, deras gravitationella interaktioner skapar ett vridmoment som leder gas in i den större galaxens centrala svarta hål. Men i det här fallet, den mindre galaxen är värd för en mer lysande AGN med ett mer aktivt supermassivt svart hål, och den större galaxens centrala svarta hål är relativt tyst.

En optisk bild av Was 49-systemet, sammanställd med observationer från Discovery Channel Telescope i Happy Jack, Arizona, använder samma färgfilter som Sloan Digital Sky Survey. Eftersom Was 49 är så långt borta, dessa färger är optimerade för att separera högjoniserade gasutsläpp, såsom det rosafärgade området runt det matande supermassiva svarta hålet, från normalt stjärnljus, visas i grönt. Detta gjorde det möjligt för astronomer att mer exakt bestämma storleken på dvärggalaxen som är värd för det supermassiva svarta hålet.

Den rosafärgade emissionen sticker ut i en ny bild på grund av den intensiva joniserande strålningen som kommer från den kraftfulla AGN. Begravd inom denna region med intensiv jonisering finns en svag samling stjärnor, tros vara en del av galaxen som omger det enorma svarta hålet. Dessa slående egenskaper ligger i utkanten av den mycket större spiralgalaxen Was 49a, som visas grönaktigt i bilden på grund av avståndet till galaxen och de optiska filtren som används.

Forskare försöker fortfarande ta reda på varför det supermassiva svarta hålet i dvärggalaxen var 49b är så stort. Det kan ha varit stort redan innan sammanslagningen började, eller så kan den ha vuxit under den mycket tidiga fasen av sammanslagningen.

"Denna studie är viktig eftersom den kan ge ny insikt om hur supermassiva svarta hål bildas och växer i sådana system, " Sa Secrest. "Genom att undersöka system som detta, vi kan hitta ledtrådar om hur vår egen galax supermassiva svarta hål bildades."

På flera hundra miljoner år, de svarta hålen i de stora och små galaxerna kommer att smälta samman till ett enormt odjur.