Under universums första miljarder år var vindarna som blåste från supermassiva svarta hål i galaxernas centrum mycket vanligare och kraftigare än de som sågs i moderna galaxer cirka 13 miljarder år senare. Sådana vindar var så kraftfulla att de bromsade tillväxten av de supermassiva svarta hål som de kom ur. Detta är resultaten av en studie ledd av tre forskare från det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) i Trieste, nyligen publicerad i tidskriften Nature.
Arbetet baseras på observationer av 30 kvasarer tagna med Very Large Telescope (VLT) vid ESO:s Paranal-observatorium i Chile. Kvasarer är extremt ljusa punktkällor i kärnorna i avlägsna galaxer, vars strålning uppstår på grund av den intensiva aktiviteten hos centrala supermassiva svarta hål som absorberar den omgivande materien. Värdgalaxerna för dessa kvasarer observerades under den kosmiska gryningen, när universum var mellan 500 miljoner och 1 miljard år gammalt.
"För första gången har vi mätt andelen kvasarer i det unga universum som uppvisar svarta hålsvindar", säger Manuela Bishetti, forskare vid INAF i Trieste och första författare till den nya studien. "Till skillnad från vad vi observerar i universum närmare oss, fann vi att vindarna från svarta hål i det unga universum är mycket vanliga, har en hög hastighet på upp till 17 % av ljusets hastighet och kastar mycket energi in i värdgalaxen".
Ungefär hälften av de undersökta kvasarerna i denna studie visar svarta hålsvindar som är mycket vanligare och 20 gånger kraftigare än de som är kända i kvasarer från det närmare universum, när universum var cirka 4 miljarder år gammalt.
"Observationer av svarta hål i det unga universum visar att de växer mycket snabbare än sina värdgalaxer, medan svarta hål och galaxer samutvecklas i lokaluniversum", tillägger studiens medförfattare Chiara Feruglio, en forskare vid INAF i Trieste. "Detta betyder att någon gång i universum borde en mekanism som bromsar tillväxten av svarta hål ha fungerat. Våra observationer gjorde det möjligt för oss att identifiera denna mekanism i vindarna av svarta hål som uppstod när universums ålder var 0,5-1 miljard år."
Således kan energin som frigörs av vindarna stoppa ytterligare ansamling av materia till det svarta hålet, bromsa dess tillväxt och initiera en fas av "samevolution" mellan det svarta hålet och dess värdgalax. "Denna studie gjorde det möjligt för oss att identifiera en era i universums historia när påverkan av svarta håls vindar blev betydande," tillägger Bishetti. "Detta har djupgående konsekvenser för vår kunskap om de initiala tillväxtfaserna för svarta hål och deras galaxer, vilket sätter starka begränsningar för modellerna som beskriver bildandet av de första galaxerna."
Den oväntade upptäckten möjliggjordes av högkvalitativa data från Xshooter-instrumentet installerat på VLT som en del av ESO:s stora program, som inkluderar cirka 250 timmars observationer.
Du kan hjälpa Ukraina att slåss mot de ryska inkräktarna. Det bästa sättet att göra detta är att donera medel till Ukrainas väpnade styrkor genom Rädda liv eller via den officiella sidan NBU.
Läs också: