En bild av Chandra X-Ray Observatory av ett fält av galaxer i costellationen Bootes. En ny studie av 703 galaxer med supermassiva svarta hål på detta område visar att även om infrarött från damm och röntgenstrålning från kärnan tenderar att vara korrelerad, det infraröda som sänds ut av de supermassiva svarta hålen är inte väl korrelerat med dammet, vilket tyder på vilken roll vår betraktningsvinkel har för en torus runt kärnorna i det svarta hålet. Kredit:Röntgen:NASA/CXC/CfA/R.Hickox et al.; Måne:NASA/JPL
Alla massiva galaxer tros ha supermassiva svarta hål (SMBH) i sina centra som växer genom att samla massa från sin omgivning. Den aktuella bilden föreställer också att de svarta hålen växer i storlek när deras värdgalax utvecklas, kanske för att galaxens evolution inkluderar accretion triggad, till exempel, genom sammanslagningar av galaxer. Denna allmänna bild har underbyggts av två datarader.
Toppepoken för ackretion av svarta hål kan mätas genom observationer av kärnaktivitet, och sammanfaller med toppepoken för stjärnbildning i universum omkring tio miljarder år efter big bang. Stjärnbildning är förknippad med störningar som rör upp gasen och inducerar ansamling. Dessutom, lokaluniversumet visar en snäv korrelation mellan SMBH-massa, värdgalaxens utbuktning, och spridningen av stjärnhastigheter. Dessa metoder (men med svagare bekräftelse) kan på liknande sätt uppskatta storleken på SMBH i galaxer i det tidigare universum, och finner att SMBH-tillväxt och galaxtillväxt är ko-evolutionära processer. Verkligen, det verkar som om processerna kan reglera varandra över tid för att producera de galax- och SMBH-storlekar vi observerar idag.
Både tillväxten av det centrala svarta hålet och stjärnbildningen matas av det överflöd av molekylär gas och damm som kan spåras av det infraröda som sänds ut av dammet. Dammkorn, värms upp av strålningen från unga stjärnor och aktiva galaktiska kärnor (AGN) accretion, avger starkt i det infraröda. Eftersom AGN-aktivitet också producerar röntgenstrålar, förväntan är att AGN ska spåra kraftiga stoftutsläpp och att röntgenstrålning och infraröd strålning ska vara korrelerad.
CfA-astronomen Mojegan Azadi var medlem i ett team som undersökte 703 galaxer med aktiva SMBH-kärnor med hjälp av både röntgendata från Chandra och infrarött från Spitzer och Herschel, det största urvalet hittills som gör denna jämförelse. Även om teamet fann en trend som överensstämmer med det infraröda sambandet med AGN-röntgenaktivitet över ett brett spektrum av fall, de hittade ingen i jämförelse med AGN:s infraröda (ej röntgen) bidrag. Eftersom AGN infraröd till stor del kommer från en dammig torus runt SMBH, skillnaden kan peka på vilken roll vinkeln har med vilken vi ser torus.
Dessa resultat hjälper till att förfina de nuvarande modellerna för AGN-aktivitet, men författarna noterar att mer känslig, djupare observationer borde kunna reda ut mer tydligt de fysiska processer som är förknippade med AGN.