Enorma svarta hål skjuter kraftfulla partikelstrålar ut i rymden – och ändrar sedan sitt mål till att skjuta mot nya mål. Denna upptäckt, gjord med hjälp av NASA:s Chandra X-ray Observatory och U.S. National Science Foundation (NSF) National Radio Astronomical Observatorys (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA), visar vilken typ av utbredda inverkan svarta hål kan ha på sin omgivande galax och bortom.
Ett team av astronomer tittade på 16 supermassiva svarta hål i galaxer omgivna av het gas som upptäckts i röntgenstrålar av Chandra. Uppsatsen publiceras i The Astrophysical Journal .
Med hjälp av radiodata från VLBA studerade de riktningarna för strålar – även kända som jetstrålar – av partiklar som avfyrades några ljusår bort från de svarta hålen. Detta ger forskarna en bild av var varje stråle för närvarande pekar, sett från jorden. Varje svart hål avfyrar två strålar i motsatta riktningar.
Teamet använde sedan Chandra-data för att studera par av håligheter, eller bubblor, i den heta gasen som skapades tidigare av strålarna som tryckte gasen utåt. Placeringen av stora yttre kaviteter indikerar riktningen dessa strålar pekade miljontals år tidigare. Forskarna jämförde sedan radiostrålarnas riktningar med riktningarna för paren av kaviteter.
"Vi fann att ungefär en tredjedel av strålarna nu pekar i helt andra riktningar än tidigare", säger Francesco Ubertosi vid universitetet i Bologna i Italien, som ledde studien. "Dessa svarta hål från Death Star svänger runt och pekar på nya mål, som den fiktiva rymdstationen i Star Wars."
Röntgen- och radiodata indikerar att strålarna kan ändra riktning över nästan 90 grader i vissa fall och över tidsskalor mellan en miljon år och några tiotals miljoner år.
"Med tanke på att dessa svarta hål sannolikt är mer än 10 miljarder år gamla", säger medförfattaren Gerrit Schellenberger från Center for Astrophysics, Harvard &Smithsonian (CfA). "Vi anser att en stor riktningsändring under några miljoner år är snabb. Att ändra riktningen för de gigantiska svarta hålsstrålarna på ungefär en miljon år är analogt med att ändra riktningen för ett nytt slagskepp på några minuter."
Forskare tror att strålar från svarta hål och hålrummen som de skär ut spelar en viktig roll för hur många stjärnor som bildas i deras galaxer. Strålarna pumpar energi in i den heta gasen i och runt galaxen, vilket hindrar den från att kylas ner tillräckligt för att bilda ett stort antal nya stjärnor. Om strålarna ändrar riktning i stora mängder kan de trampa ner stjärnbildningen över mycket större områden i galaxen.
"Dessa galaxer är för långt borta för att kunna avgöra om strålarna från Death Star svarta hål skadar stjärnor och deras planeter, men vi är övertygade om att de förhindrar många stjärnor och planeter från att bildas i första hand," sa medförfattaren Ewan O' Sullivan, också från CfA.
En av de största öppna frågorna är hur dessa svarta håls strålar vänder sig så här. Riktningen för strålarna från vart och ett av dessa gigantiska svarta hål, som sannolikt snurrar, tros vara i linje med det svarta hålets rotationsaxel, vilket betyder att strålarna pekar längs en linje som förbinder polerna.
En viktig kraftkälla för dessa strålar är sannolikt materia i en skiva som snurrar runt det svarta hålet och faller inåt. Denna process tros tvinga strålarna att vara vinkelräta mot skivan. Om material faller mot det svarta hålet i en annan vinkel som inte är parallell med skivan, kan det påverka riktningen för det svarta hålets rotationsaxel.
"Det är möjligt att material som snabbt faller mot de svarta hålen i en annan vinkel tillräckligt länge skulle dra deras rotationsaxlar i en annan riktning", säger medförfattaren Jan Vrtilek, också från CfA, "och får strålarna att peka i en annan riktning. ."
Teamet övervägde också alternativa förklaringar till bristen på överensstämmelse mellan riktningarna för radiostrålarna och hålrummen. Ett alternativ är att gasen skvalpar runt i klungan som vin i ett glas som virvlas i en cirkel. Slam som detta kan orsakas av kollisioner mellan två galaxhopar som kan flytta runt hålrummen.
Forskarna fann dock bevis för att svallning i både inriktade och felinriktade kluster, vilket talar emot möjligheten att slaskande gör att hålrummen rör sig runt stora avstånd.
