De spectaculaire dans van NGC 7727, zoals gezien door de VLT. Credit: ESO
ESO’s Very Large Telescope (VLT) heeft het resultaat van een spectaculaire kosmische botsing in beeld gebracht: het sterrenstelsel NGC 7727 in het sterrenbeeld Waterman. Deze kolos is ontstaan uit de fusie van twee sterrenstelsels, een gebeurtenis die ongeveer een miljard jaar geleden is begonnen. In het centrum ervan bevindt zich het meest nabije paar superzware zwarte gaten dat we kennen. De twee objecten zullen uiteindelijk samensmelten tot een nog veel zwaarder zwart gat.
Net zoals je op straat tegen iemand aan kunt botsen, kunnen sterrenstelsels dat ook. Maar hoewel de interactie tussen sterrenstelsels veel heftiger is dan een botsing op een drukke straat, komen hun afzonderlijke sterren niet snel in aanraking met elkaar, omdat de afstanden tussen de sterren in verhouding tot hun afmetingen erg groot zijn. In plaats daarvan dansen de sterrenstelsels om elkaar heen, waarbij de zwaartekracht getijdenkrachten creëert die het uiterlijk van de beide danspartners ingrijpend doen veranderen. Voordat ze zich samenvoegen tot een nieuw stelsel, worden rond de sterrenstelsels ‘staarten’ van sterren, gas en stof gesponnen. Dat resulteert in de ongeordende en prachtig asymmetrische vorm die we bij NGC 7727 zien.
Close-up van het meest nabije paar superzware zwarte gaten. Credit: ESO/Voggel et al.
De spectaculaire gevolgen van deze kosmische botsing zijn op deze foto van het sterrenstelsel, gemaakt met de FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) van ESO’s VLT, goed te zien. Hoewel het sterrenstelsel al eens eerder werd vastgelegd door een andere ESO-telescoop, toont deze nieuwe opname complexere details, zowel in het eigenlijke stelsel als in de zwakke staarten daaromheen.
Op deze VLT-opname zien we de verstrengelde sporen die zijn ontstaan toen de beide sterrenstelsels samensmolten en sterren en stof aan elkaar onttrokken, waardoor de spectaculair lange ‘armen’ rond NGC 7727 zijn ontstaan. Delen van deze armen zijn bezaaid met sterren, die op deze foto als heldere paarsblauwe vlekken te zien zijn.
Zoals mensen op een drukke kruising per ongeluk tegen elkaar aanlopen, kunnen sterrenstelsels in het heelal dat ook! Maar in dit geval is het gevolg dramatischer dan een klein duwtje. Wanneer twee sterrenstelsels botsen, versmelten ze met elkaar, waardoor een nieuw, groter stelsel ontstaat. Een voorbeeld is het NGC 7727-sterrenstelsel dat te zien is in deze afbeelding van ESO’s VLT Survey Telescope (VST) in Chili. NGC 7727, 89 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd in het sterrenbeeld Waterman, is waarschijnlijk het resultaat van een botsing tussen twee sterrenstelsels die ongeveer een miljard jaar geleden plaatsvond. De gevolgen van deze enorme kosmische botsing zijn nog steeds zichtbaar in de eigenaardige, onregelmatige vorm van NGC 7727 en de sterrenstromen in de buitenste regionen. Credit: ESO/VST ATLAS team.
De foto toont nog een ander spoor van het dramatische verleden van het stelsel: de beide heldere punten in zijn centrum. De kern van NGC 7727 bestaat nog steeds uit twee afzonderlijke galactische kernen die elk een superzwaar zwart gat herbergen. Met een afstand van ongeveer 89 miljoen lichtjaar van de aarde is dit het meest nabije paar superzware zwarte gaten dat we kennen.
Aan de hemel gezien zijn de zwarte gaten van NGC 7727 slechts 1600 lichtjaar van elkaar verwijderd. Naar verwachting zullen ze binnen 250 miljoen jaar samensmelten – een oogwenk naar astronomische maatstaven. Bij de samensmelting zal een nog zwaarder zwart gat ontstaan.
De zoektocht naar zulke verborgen superzware zwarte gaten zal naar verwachting een grote impuls krijgen wanneer later dit decennium ESO’s Extremely Large Telescope (ELT) in de Chileense Atacama-woestijn in gebruik zal worden genomen. Met de ELT kunnen we nog veel meer van dit soort ontdekkingen in de centra van sterrenstelsels verwachten.
Ons eigen sterrenstelsel, dat ook een superzwaar zwart gat in zijn centrum heeft, staat over miljarden jaren zo’n zelfde fusie te wachten met zijn naaste grote buur, het Andromedastelsel. Mogelijk zal het resulterende sterrenstelsel er net zo uitzien als de kosmische dans die we nu bij NGC 7727 zien. De hier getoonde foto zou ons dus wel eens een kijkje in de toekomst kunnen geven. Bron: ESO.
Mooie foto.
Maar ehh….denk je Arie, dat we LIGO en Virgo naar de schroothoop kunnen brengen wanneer deze twee superzware zwarte gaten met elkaar gaan botsen ? Ze (de detectoren) zullen in ieder geval flink op tilt slaan lijkt me.
Gelukkig duurt het nog miljoenen jaren duren voordat het zover is…..
Jammer geen reaktie. Ik vraag me echt af hoe sterk de zwaartekrachtsgolven zullen zijn wanneer twee superzware zwarte gaten met elkaar botsen. Ik zal eens gaan zoeken op internet…
Ik kwam dit tegen: “To operate effectively, the lengths of LIGO’s arm cavities (i.e., the distance between the test masses at the ends of each arm) must not vary by more than a fraction of a picometer (one-trillionth of a meter).” Wil je dat bereiken dan moeten de superzware zwarte gaten wel dicht bij staan. Statistisch gezien is de kans erop nihil, de botsingen van de ‘lichte’ astrofysische zwarte gaten gebeurde telkens al op enkele honderden miljoenen lichtjaar afstand. Er zijn veel minder superzware zwarte gaten dan gewone zwarte gaten.
(@ Niels) Gelet op het feit dat we nog 250 miljoen jaar moeten wachten, is de kans groot dat LIGO en Virgo tegen dan al een tijdje buiten gebruik zullen zijn. Hetzelfde geldt ongetwijfeld voor ons: ofwel zijn we uitgestorven ofwel zijn we opgevolgd door postmenselijke nazaten.
Ik heb begrepen dat de gevoeligheid van de relatief kleine detectors zoals LIGO niet genoeg is voor de laag-frequente golven van een paar superzware zwarte gaten en dat een grotere detector hiervoor nodig is, zoals mogelijk LISA.
Alsnog dank voor de reakties !
(@ Arie) Ja, de waargenomen botsingen van de “lichte” astrofysische zwarte gaten vonden inderdaad telkens al op honderden miljoenen lichtjaar afstand plaats. Vergeleken daarmee staan de meeste superzware zwarte gaten nog veel verder weg. Nu ging het mij — in theoretische zin natuurlijk — enkel om dit NGC 7727 sterrenstelsel, dat met zijn 89 miljoen lichtjaar relatief dichtbij staat. Maar inderdaad: statistisch gezien is de kans op botsingen tussen twee superzware zwarte gaten nihil. En àls het dan gebeurt (en dan ook nog eens op relatief korte afstand), dan zullen de bestaande detectoren zeker niet “kapot” gaan. Hooguit “een beetje uit het lood” wellicht. 😉
(@ HC) Ja, ik bedoelde “bij wijze van spreken” natuurlijk. Het zal me niet verbazen (optimist als ik ben) als de aarde binnen 500 jaar reeds verwoest is door een kernoorlog en/of door klimaatverandering.
(@ June) Ja eLISA (lancering gepland in 2037) zal deze botsingen in theorie misschien wel kunnen meten inderdaad. Ik had er nog niet aan gedacht dat niet alleen de amplitude van die golven veel groter zal zijn, maar dat ook de frequentie veel lager zal zijn.