I mitten av en galax som kallas NGC 1068, ett supermassivt svart hål gömmer sig i ett tjockt munkformat moln av damm och gas. När astronomer använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) för att studera detta moln mer i detalj, de gjorde en oväntad upptäckt som kunde förklara varför supermassiva svarta hål växte så snabbt i det tidiga universum.

"Tack vare ALMAs spektakulära upplösning, vi mätte gasens rörelse i de inre banorna runt det svarta hålet, " förklarar Violette Impellizzeri från National Radio Astronomy Observatory (NRAO), arbetar på ALMA i Chile och huvudförfattare på en artikel publicerad i Astrofysisk tidskrift . "Förvånande, vi hittade två gasskivor som roterade i motsatta riktningar."

Supermassiva svarta hål fanns redan när universum var ungt – bara en miljard år efter Big Bang. Men hur dessa extrema föremål, vars massor är upp till miljarder gånger solens massa, haft tid att växa på så relativt kort tid, är en enastående fråga bland astronomer. Denna nya ALMA-upptäckt kan ge en ledtråd. "Motroterande gasströmmar är instabila, vilket innebär att moln faller in i det svarta hålet snabbare än de gör på en skiva med en enda rotationsriktning, " sade Impellizzeri. "Detta kan vara ett sätt på vilket ett svart hål kan växa snabbt."

NGC 1068 (även känd som Messier 77) är en spiralgalax cirka 47 miljoner ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Cetus. I dess centrum finns en aktiv galaktisk kärna, ett supermassivt svart hål som aktivt livnär sig från ett tunt, roterande skiva av gas och damm, även känd som en accretion disk.

Tidigare ALMA-observationer avslöjade att det svarta hålet inte bara suger ner material, men spyr också ut gas i otroligt höga hastigheter — upp till 500 kilometer per sekund (mer än en miljon miles per timme). Denna gas som drivs ut från ackretionsskivan bidrar sannolikt till att dölja området runt det svarta hålet från optiska teleskop.

Impellizzeri och hennes team använde ALMAs överlägsna zoomobjektiv för att observera molekylgasen runt det svarta hålet. Oväntat, de hittade två motroterande gasskivor. Den inre skivan sträcker sig över 2-4 ljusår och följer galaxens rotation, medan den yttre skivan (även känd som torus) sträcker sig över 4-22 ljusår och roterar åt motsatt håll.

"Vi förväntade oss inte att se detta, eftersom gas som faller in i ett svart hål normalt snurrar runt det i bara en riktning, sade Impellizzeri. Något måste ha stört flödet, eftersom det är omöjligt för en del av skivan att börja rotera bakåt helt på egen hand."

Motrotation är inget ovanligt fenomen i rymden. "Vi ser det i galaxer, vanligtvis tusentals ljusår bort från deras galaktiska centra, " förklarade medförfattaren Jack Gallimore från Bucknell University i Lewisburg, Pennsylvania. "Motrotationen är alltid ett resultat av kollisionen eller interaktionen mellan två galaxer. Det som gör detta resultat anmärkningsvärt är att vi ser det i mycket mindre skala, tiotals ljusår istället för tusentals från det centrala svarta hålet."

Astronomerna tror att bakåtflödet i NGC 1068 kan orsakas av gasmoln som föll ut ur värdgalaxen, eller av en liten passerande galax på en motroterande bana som fångas i skivan.

Just nu, den yttre skivan verkar vara i en stabil bana runt den inre skivan. "Det kommer att ändras när den yttre skivan börjar falla på den inre skivan, vilket kan hända efter några omlopp eller några hundra tusen år. De roterande gasströmmarna kommer att kollidera och bli instabila, och skivorna kommer sannolikt att kollapsa i en lysande händelse när den molekylära gasen faller in i det svarta hålet. Tyvärr, vi kommer inte att vara där för att bevittna fyrverkeriet, sa Gallimore.