26 augustus 2019

Botsende sterrenstelsels maken een superzwaar zwart gat niet actief

Het COSMOS veld. Ieder rood kruisje is een onderzocht sterrenstelsels, met een superzwaar zwart gat in z’n kern

Nieuw onderzoek, gebaseerd op gegevens van ESO’s Very Large Telescope (VLT) en ESA’s XMM-Newton röntgensatelliet, heeft een grote verrassing opgeleverd. De meeste kolossale zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels zijn de afgelopen 11 miljard jaar niet geactiveerd door het samengaan van sterrenstelsels, zoals tot nu toe werd gedacht. In het hart van de meeste, zo niet alle, grote sterrenstelsels schuilt een superzwaar zwart gat met een massa die miljoenen, soms zelfs miljarden keren zo groot is als de massa van de zon. In veel stelsels, waaronder ook ons eigen Melkwegstelsel, houdt het centrale zwarte gat zich rustig. Maar in sommige stelsels, met name vroeg in de geschiedenis van ons heelal, doet het centrale monster zich te goed aan materiaal dat intense straling afgeeft terwijl het in het zwarte gat valt. Een van de onopgeloste raadsels is waar het materiaal dat een slapend zwart gat activeert, en hevige uitbarstingen in de kern van zijn sterrenstelsel veroorzaakt, vandaan komt. Tot nu toe dachten veel astronomen dat de meeste van deze zogeheten actieve kernen op gang zijn gekomen door het samengaan van sterrenstelsels die elkaar dicht waren genaderd. Door zo’n fusie zou de aanwezige materie zodanig in beroering komen, dat er een toevoer van verse brandstof naar het centrale zwarte gat ontstaat. Nieuwe resultaten wijzen er echter op dat dit scenario voor veel actieve stelsels niet klopt. Viola Allevato (o.a. Max-Planck-Institut für Plasmaphysi, Duitsland) en een internationaal team van wetenschappers die samenwerken in het COSMOS-initiatief, hebben meer dan zeshonderd van deze actieve stelsels, die zich in een hemelgebied bevinden dat bekendstaat als het COSMOS-veld, heel nauwkeurig bekeken. Zoals verwacht bleek daaruit dat extreem heldere actieve kernen schaars waren – het leeuwendeel van de actieve stelsels in de afgelopen 11 miljard jaar was slechts matig helder. Maar er was een grote verrassing: de nieuwe gegevens lieten zien dat de grote meerderheid van deze normalere, minder heldere actieve stelsels niet is geactiveerd door het samengaan van sterrenstelsels. Deze resultaten zullen verschijnen in The Astrophysical Journal. De actieve kernen werden opgespoord aan de hand van de röntgenstraling uit de omgeving van het zwarte gat, zoals die werd opgevangen door de XMM-Newton. De betreffende stelsels werden vervolgens waargenomen met de VLT, die in staat was om de afstanden tot de stelsels te meten. In combinatie stelden deze waarnemingen het onderzoeksteam in staat om een kaart te maken van de ruimtelijke posities van de actieve stelsels. De astronomen konden deze nieuwe driedimensionale kaart gebruiken om vast te stellen hoe de actieve stelsels verdeeld waren en dit resultaat te vergelijken met theoretische voorspellingen.

Ook konden zij zien hoe hun verdeling in de loop van de geschiedenis van het heelal – van 11 miljard geleden tot zo ongeveer nu – is veranderd. Het team ontdekte dat actieve kernen meestal te vinden zijn in grote, zware sterrenstelsels die veel donkere materie bevatten. Dat was verrassend en in strijd met wat theoretisch werd verwacht – als de meeste actieve kernen het gevolg zouden zijn van botsingen en samensmeltingen van sterrenstelsels, werd verwacht dat ze vooral te vinden zouden zijn in sterrenstelsels van gemiddelde massa (ongeveer een biljoen zonsmassa’s). Het team stelde echter vast dat de meeste actieve kernen deel uitmaken van stelsels die ongeveer twintig keer zo zwaar zijn als de waarde die door de samensmeltingstheorie wordt voorspeld. ‘Deze nieuwe resultaten geven ons nieuw inzicht in de wijze waarop superzware zwarte gaten aan hun maaltijden beginnen,’ zegt Viola Allevato, die de hoofdauteur van het nieuwe artikel is. ‘Ze wijzen erop dat zwarte gaten doorgaans worden gevoed door processen binnen het stelsel zelf, zoals schijfinstabiliteiten en stellaire geboortegolven, en niet door galactische botsingen.’ Alexis Finoguenov, die de supervisie over het onderzoek had, concludeert: ‘Zelfs in het verre verleden, tot bijna 11 miljard jaar geleden, kunnen galactische botsingen slechts een klein percentage van de matig heldere actieve stelsels verklaren. Dat in die tijd de onderlinge afstanden tussen sterrenstelsels kleiner waren, waardoor meer botsingen optraden dan nu, maakt de nieuwe resultaten des te verrassender.’ Bron: ESO.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.