29 september 2020

Hoe zwarte gaten de evolutie van melkwegstelsels beïnvloeden

Credit: SRON

SRON-onderzoekers hebben voor het eerst aanwijzingen gevonden dat een superzwaar zwart gat in een afgelegen melkwegstelsel een ‘wind’ veroorzaakt die tot ver in dat melkwegstelsel reikt. De ontdekking van deze uitstromende gaswolk, dichtbij de rand van het melkwegstelsel, kan bijdragen aan de oplossing van een oud mysterie. Hoe oefent het ‘kleine’ zwarte gat in het centrum invloed uit op het enorm uitgestrekte melkwegstelsel eromheen?

Zwarte gaten komen veel voor in het universum: elk melkwegstelsel heeft een superzwaar zwart gat met een massa van miljarden zonnen in zijn centrum. Zo’n zwart gat heeft ongeveer de grootte van ons zonnestelsel, terwijl het melkwegstelsel miljarden keer groter is. Toch zijn de straling en gasuitstromen vanaf de materie dichtbij het zwarte gat sterk genoeg om te bepalen hoe het enorm uitgestrekte melkwegstelsel eromheen zich ontwikkelt.

Een zwart gat straalt zelf geen licht uit. Maar wanneer een zwart gat actief is stoot de materie die in het zwarte gat valt enorme hoeveelheden energie uit, in de vorm van straling die we kunnen waarnemen. Deze straling ioniseert de omringende gaswolken, wat de transparantie van de wolken verandert.

Het gas is minder transparant op hele specifieke golflengten. In een spectrum is dit te zien als een lijn. Deze lijnen bevatten een rijkdom aan informatie over de samenstelling en beweging van het gas dat het zwarte gat omgeeft. Voor sterrenkundigen die in staat zijn om deze gecodeerde informatie te ontcijferen, is een spectrometer een uitstekend middel om zich een beeld te vormen hoe de omgeving van het zware gat eruit ziet.

The supermassive black hole located 26,000 light years from Earth in the center of the Milky Way.

Credit: NASA/CXC/M.Weiss.

Een ‘verlegen’ zwart gat
SRON-onderzoekers hebben internationaal een grote staat van dienst als het gaat om het decoderen van röntgenspectra van actieve zwarte gaten. Recente spectra van een ver weg gelegen actief zwart gat – gemeten door XMM-Newton en Hubble – hebben tot onverwachte resultaten geleid. Laura di Gesu, de promovenda die het onderzoek uitvoerde: “Al tientallen jaren staat dit zwarte gat bekend om het feit dat het uitgezonden licht snel ‘aan- en uitschakelt’. Wetenschappers hebben hier diverse verklaringen voor aangedragen. Door gebruik te maken van spectra van XMM-Newton en Hubble laten we nu zien dat het licht niet echt uit gaat, maar dat er af en toe een gaswolk voorlangs drijft.” Deze uitleg suggereert dat we vanaf de aarde precies naar binnen kijken over de rand van de ‘donut’ van gas en stof die het zwarte gat omringt.

NGC 1433

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. COMBES

Uitstroom
Een tweede, belangrijker ontdekking is dat Di Gesu een zwak geïoniseerde wolk heeft gevonden die langzaam van het zwarte gat af beweegt en het licht van de omgeving rond het zwarte gat gedeeltelijk absorbeert. Di Gesu: “Dit was echt een verrassing. We hadden geluk dat we de plaats uitstroom konden bepalen, waardoor we nu weten dat het ver van het zwarte gat verwijderd is, bijna bij de rand van het melkwegstelsel waar het zwarte gat zich bevindt.”

“Door zwarte gaten veroorzaakte winden zijn een bekend fenomeen in dichterbij gelegen actieve sterrenstelsels,” zegt Elisa Costantini, Di Gesu’s begeleider bij SRON. “Maar meestal zijn ze te zwak om de evolutie van het omringende sterrenstelsel te beïnvloeden. Ook deze uitstroom is zwak. Maar omdat hij zich op zo”n grote afstand van het zwarte gat bevindt, zou het hier kunnen gaan om een overblijfsel van een veel krachtiger wind in het verleden.”

Di Gesu en haar team hebben laten zien dat een ‘klein’ zwart gat een wind kan veroorzaken die tot de rand van het bijbehorende melkwegstelsel zijn invloed heeft. Deze ontdekking is een belangrijke stap in de richting van een oplossing voor het mysterie dat de evolutie van melkwegstelsels zo afhankelijk van zwarte gaten lijkt te zijn.

Bron: SRON.

Speak Your Mind

*

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