Kvasarens supertunga svarta hål snurrar superfort

Bilden, gjord av data från både Hubbleteleskopet och Chandrateleskopet, visar kvasaren RX J1131 omgiven av andra avlägsna galaxer. Bild: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis m. fl. (röntgen); NASA/STScI (synligt ljus)

Varför ligger det ett supertungt svart hål i mitten av så gott som varje galax, inklusive vår egen? Ett sätt att få svar på frågan är att försöka få reda på hur fort de svarta hålen snurrar, och nu har astronomer lyckats uppskatta ett svart håls rotation längre bort i universum än vad som tidigare varit möjligt (Nature, pressmeddelanden hos NASA och hos Michigans universitet, samt Vetenskapsradion).

Forskarna mätte upp röntgenstrålning från kvasaren RX J1131, som ligger så långt bort att dess ljus färdats hit i 6 miljarder år, med två rymdteleskop: NASA:s Chandra och Europas trotjänare XMM-Newton. En kvasar är en galax med ett så pass glupskt svart hål i mitten att gasen som samlas i galaxens mitt kan ses från mycket långt håll i kosmos.

I fallet RX J1311 får rymdteleskopen hjälp av ett naturligt teleskop i rymden, en ljussvag men tung galax som ligger mellan oss och kvasaren som fungerar som en lins och förstorar rymden bakom den. Effekten, som kallas gravitationell linsning, förutspåddes först av Einstein och numera tillhör astrofysikerns favorittekniker.

Ett unikt perspektiv: Ljus från kvasaren RX J1131 ser vi på flera ställen tack vare en galax som ligger mellan oss och kvasaren, en gravitationslins. Kvasaren ligger 6 miljarder ljusår bort, linsgalaxen bara drygt 3 miljarder ljusår bort.

Chandra och XMM-Newton ser inte direkt hur svarta hålet snurrar. Men det spektrum av olika nyanser av röntgenstrålning som de registrerar stämmer väl överens med att röntgenljus alstras av het gas i närheten av det svarta hålet. Strålningen reflekteras mycket nära det svarta hålets händelsehorisont, och därför påverkas av hur fort det svarta hålet roterar och hur dess koncentrerade tyngdkraft drar även det omgivande rummet med sig i snurrandet.

Att röntgenstrålning kan på det här sättet mäta hur ett svart hål åker runt runt kan låta långsökt. Men tack vare mätningar från NASA:s röntgenteleskop NuSTAR från förra året är metoden numera etablerad (läs mer hos LLNL).

Det svarta hålet i RX J1311, då: det snurrar så fort att materian omkring det tycks åka i halva ljusets hastighet. Att det går så fort ger en ledtråd till hur de supertunga svarta hålen bildas och växer till sig, tror astronomerna. För att kunna rotera så snabbt kan inte det svarta hålet ha gått upp i vikt hur som helst. Mest troligt är det ett resultat av att kvasarens värdgalax tidigare smält samman med en annan galax som också hade ett tungt svart hål i sin mitt.

– Kan man mäta de svarta hålens snurr över en stor del av kosmisk tid borde det också bli möjligt att direkt studera huruvida det svarta hålet utvecklas i takt med dess värdgalax, säger astronomen Rubens Reis, som lett forskarteamet.

Nyfiken på supermassiva svarta hål och deras galaxer? Läs Kambiz Fathis artikel De supertunga svarta hålen som håller universum igång i Populär Astronomi 2011/1.