Ett internationellt team av astronomer har hittat bevis för att materialet runt supermassiva svarta hål har utvecklats över miljarder år, vilket utmanar länge hållna antaganden. Observationer av kvasarer visar ett skiftande förhållande mellan ultraviolett och röntgenstrålning från det tidiga universum till nutid. Upptäckten, ledd av forskare vid Nationalobservatoriet i Aten, tyder på att svarta håls miljöer inte är statiska genom kosmisk historia.
Kvasarer, bland de ljusstarkaste objekten i universum, drivs av supermassiva svarta hål som ackretera omgivande materia. Denna process skapar en het, roterande skiva som avger intensivt ultraviolett ljus. Forskare har länge trott att denna ultravioletta strålning interagerar med en närliggande region kallad korona, vilket producerar kraftfulla röntgenstrålar. I nästan 50 år har kopplingen mellan dessa emissioner setts som en universell konstant, som ger insikter i förhållandena nära svarta hål.
Dock indikerar en ny forskning publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society att detta förhållande har förändrats. Genom att analysera data från eROSITA-röntgenteleskopet och Europeiska rymdorganisationens XMM-Newton-observatorium undersökte teamet ett stort urval av kvasarer. De upptäckte att för cirka 6,5 miljarder år sedan, när universum var ungefär hälften så gammalt som idag, var ultraviolett-till-röntgen-kopplingen markant annorlunda jämfört med vad som observeras i närliggande kvasarer idag.
«Att bekräfta en icke-universell röntgen-till-ultraviolett-relation över kosmisk tid är ganska förvånande och utmanar vår förståelse av hur supermassiva svarta hål växer och strålar ut», sade Dr. Antonis Georgakakis, en av studiens författare. Resultaten höll över flera analytiska metoder och pekar på potentiell evolution i ackretionsskivan och koronans strukturer.
Ledd av postdoktoralforskaren Maria Chira utnyttjade studien eROSITAs breda himmels täckning och ett bayesianskt statistiskt ramverk för att upptäcka subtila trender i glesa data. «Den nyckelmässiga framstegen här är metodologisk», noterade Chira. «eROSITA-undersökningen är omfattande men relativt grund — många kvasarer detekteras med bara några få röntgenfotoner. Genom att kombinera dessa data i ett robust bayesianskt statistiskt ramverk kunde vi avslöja subtila trender som annars skulle förbli dolda.»
Dessa resultat har implikationer för kosmologin. Kvasarer används ofta som standardljus för att kartlägga universums expansion och undersöka mörk materia och mörk energi. Om deras emissions egenskaper varierar över tid måste astronomer förfina dessa metoder. Framtida eROSITA-skanningar och fler våglängdsundersökningar kan klargöra om förändringarna återspeglar fysisk evolution eller observationsbias, och erbjuda djupare förståelse av svarta håls beteende över kosmiska epoker.