Modele Wszechświata uznawane przez naukowców zakładają, że w centrach większości galaktyk występuje masywna czarna dziura. Model ten został potwierdzony dla galaktyk Grupy Lokalnej o masie zbliżonej do Drogi Mlecznej. Zakłada się, że około 50% galaktyk karłowatych powinno zawierać w swoich centrach czarne dziury, co jednak jak się okazuje, nie musi być prawdą. Zespół naukowców wiedziony przez Fan Zou z Uniwersytetu Michigan w Ann Arbor analizował dane z ponad dwóch dekad obserwacji 1606 galaktyk wykonanych za pomocą NASA Chandra X-ray Observatory i odkrył, że jedynie około 30% galaktyk karłowatych posiada źródła promieniowania radiowego w swoich centrach.

NASA

Galaktyki pokazane na zdjęciu to jedne z 1606, które stanowiły obiekty badań. Zdjęcie jest połączeniem obrazów wykonanych w świetle widzialnym (Sloan Digital Sky Survey) oraz radiowym (Chandra). Galaktyka PGC 039620 jest dużo mniejsza niż NGC 6278 i nie wykazuje obecności źródeł promieniowania radiowego, które można zobaczyć w przypadku galaktyki NGC 6278.

Gdy materia spada na czarną dziurę, rozpędza się do bardzo wysokich prędkości i tworzy wokół niej dysk akrecyjny, który silnie promieniuje w zakresie fal radiowych. Właśnie tego promieniowania poszukiwali naukowcy, aby policzyć liczbę czarnych dziur występujących w centrach małomasywnych galaktyk. Jak się okazało galaktyk, które posiadają źródło promieniowania radiowego w swoim centrum, jest znacznie mniej, niż to przewidują modele teoretyczne.

Wynik ten może być wytłumaczony na dwa sposoby. Pierwszy z nich przewiduje, że czarnych dziur rzeczywiście jest mniej, niż wcześniej przypuszczano, a drugi wykorzystuje zdolność detekcji sprzętu obserwacyjnego. Im mniejsza masa danej czarnej dziury, tym mniej promieniowania będzie ona emitować, a co za tym idzie, będzie trudniejsza do zobaczenia. Może się zdarzyć, że ilość emitowanego promieniowania będzie tak mała, że stanie się ona niewidoczna dla danego teleskopu. Z tego wynikałoby, że czarnych dziur jest więcej, niż możemy obecnie zaobserwować, jednakże naukowcy bardziej skłaniają się ku pierwszemu wyjaśnieniu.

Znajomość dokładnej liczby czarnych dziur w małych galaktykach jest niezmiernie ważna, ponieważ na jej podstawie można wydedukować, w jaki sposób powstają supermasywne czarne dziury. Obecnie prym wiodą dwie teorie. Pierwsza z nich zakłada, że tworzą się one bezpośrednio poprzez zapadanie się ogromnych obłoków gazu, dzięki czemu powstałe czarne dziury od samego początku posiadają masę sięgającą nawet tysiąca mas Słońca. Wedle drugiej supermasywne czarne dziury powstają na skutek połączenia się mniejszych czarnych dziur, będących pozostałością po bardzo masywnych gwiazdach.

Odkrycia naukowców NASA są argumentem popierającym pierwszą z tych teorii. W myśl drugiej z nich ilość obserwowanych czarnych dziur o mniejszych masach powinna być większa, dlatego w takim wypadku bardziej prawdopodobne jest, że supermasywne czarne dziury już na samym początku swojego życia posiadają dość dużą masę.

Badania te zostaną w przyszłości porównane z wynikami planowanej misji LISA (Laser Interferometer Space Antenna), która ma na celu detekcję fal grawitacyjnych. Jeżeli liczba źródeł fal grawitacyjnych będzie porównywalnie mniejsza do ilości zaobserwowanych czarnych dziur w centrach galaktyk karłowatych, jednoznacznie potwierdzi to pierwszą teorię. Jeżeli będzie większa niż wyniki uzyskane przez naukowców Chandra, będzie to przyczynek do dalszej analizy i poszukiwania odpowiedzi na pytanie o sposób powstawania supermasywnych czarnych dziur.

Redakcja tekstu – Alex Rymarski