Twee op elkaar inwerkende sterrenstelsels gezien vanuit de Hubble Space Telescope. Credits: NASA/ESA/Hubble Heritage-team
Een studie uitgevoerd door de Universiteit van Southampton heeft het proces blootgelegd waarbij superzware zwarte gaten (SMBH’s) gaswolken consumeren die hen bereiken door honderdduizenden lichtjaren te reizen, van het ene sterrenstelsel naar het andere.
Een internationale groep onderzoekers heeft een cruciaal verband gelegd tussen de interactie van naburige sterrenstelsels en de enorme hoeveelheden gas die nodig zijn om deze kolossale en ultradichte ruimteverschijnselen in stand te houden. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Astronomie.
Een Er kan een zwart gat ontstaan wanneer een ster instort, waardoor materie in een relatief kleine ruimte wordt geperst. Dit verhoogt de zwaartekracht tot een punt waar niets kan ontsnappen, zelfs licht niet – vandaar de naam.
Sommige zwarte gaten zijn gigantisch, met massa’s die miljoenen keren groter zijn dan onze zon, en ze stralen enorme hoeveelheden energie uit. Deze staan bekend als ‘superzware zwarte gaten’ en hoe ze precies worden gevormd of genoeg brandstof krijgen om zichzelf van stroom te voorzien, is nog steeds een mysterie.
Astrofysicus en hoofdonderzoeker van de Universiteit van Southampton, dr. Sandra Raimundo, merkt op: « Superzware zwarte gaten voeden hun activiteit gedeeltelijk door de geleidelijke ophoping van gas uit de omgeving om hen heen. Superzware zwarte gaten kunnen de centra van sterrenstelsels heel helder laten schijnen wanneer ze gas opvangen en men denkt dat dit proces een grote invloed kan hebben op hoe sterrenstelsels er tegenwoordig uitzien. Hoe SMBH’s genoeg brandstof krijgen om hun activiteit en groei te ondersteunen, is nog steeds een raadsel voor astronomen, maar het werk dat we hebben uitgevoerd, biedt een stap om dit te begrijpen.
De wetenschapper uit Southampton, die samenwerkte met onderzoekers van de universiteiten van Kopenhagen en Californië, gebruikte gegevens van de 4-meter Anglo-Australische telescoop in New South Wales, Australië* om de banen van gas en sterren te bestuderen in een grote steekproef van meer dan 3000 sterrenstelsels . Ze identificeerden die met de aanwezigheid van wat bekend staat als ‘verkeerd uitgelijnd’ gas – met andere woorden, gas dat in een andere richting roteert dan de sterren in de melkweg, wat wijst op een interactie tussen sterrenstelsels in het verleden. Vervolgens ontdekten ze dat sterrenstelsels met verkeerd uitgelijnd gas een hogere fractie actieve superzware zwarte gaten hadden.
De resultaten toonden een duidelijk verband tussen verkeerd uitgelijnd gas en activiteit van superzware zwarte gaten – wat suggereert dat het gas wordt overgebracht waar twee sterrenstelsels elkaar ontmoeten, over grote afstanden door de ruimte kronkelt en vervolgens bezwijkt voor de enorme zwaartekracht van het superzware zwarte gat – naar binnen getrokken en opgeslokt als een essentiële brandstofbron. Astronomen hebben lang vermoed dat een fusie met een ander sterrenstelsel deze bron van gas zou kunnen opleveren, maar direct bewijs hiervoor is ongrijpbaar.
Dr. Raimundo legt uit: “Het werk dat we hebben uitgevoerd, toont aan dat de aanwezigheid van gas dat verkeerd is uitgelijnd ten opzichte van sterren wordt geassocieerd met een toename van de fractie actieve superzware zwarte gaten. Aangezien verkeerd uitgelijnd gas een duidelijk teken is van een eerdere interactie tussen twee sterrenstelsels, laat ons werk zien dat interacties tussen sterrenstelsels brandstof leveren voor actieve superzware zwarte gaten.
« Dit is de eerste keer dat er een direct verband is waargenomen tussen de vorming en aanwezigheid van verkeerd uitgelijnd gas en het aanwakkeren van actieve superzware zwarte gaten. »
Dr. Marianne Vestergaard, een co-auteur van de studie, benadrukt: “Wat opwindend is aan deze waarnemingen, is dat we nu, voor de allereerste keer, het opgevangen gas kunnen identificeren en het helemaal kunnen traceren naar het centrum waar de zwarte gat verslindt het.
De wetenschappers hopen nu hun onderzoek uit te breiden en hun bevindingen te gebruiken om te berekenen hoeveel van de totale massa van superzware zwarte gaten door dit mechanisme is ontstaan en hoe belangrijk dit was in het vroege heelal.
Referentie: « Een toename van de activiteit van zwarte gaten in sterrenstelsels met kinematisch verkeerd uitgelijnd gas » door Sandra I. Raimundo, Matthew Malkan en Marianne Vestergaard, 19 januari 2023, Natuur Astronomie.
DOI: 10.1038/s41550-022-01880-z
