Kolossaal zwaar zwart gat ontdekt dankzij een zwaartekrachtlens

Een team van sterrenkundigen is er in geslaagd om met behulp van een zwaartekrachtlens een kolossaal zwaar zwart gat te ontdekken, eentje die maar liefst 32 miljard keer zo zwaar als de zon is. Het team, dat onder leiding stond van James Nightingale (Durham University), vond het superzware zwarte gat door waarnemingen aan een sterrenstelsel ruim twee miljard lichtjaar van ons vandaan, een stelsel dat deel uit maakt van een cluster van sterenstelsels, Abell 1201. Het stelsel vormt door zijn massa een natuurlijke lens, waardoor het licht van een sterrenstelsel dat gezien vanaf de aarde precies achter het voorgrondstelsel gelegen is afbuigt en wordt versterkt. Dat effect wordt een zwaartekrachtlens genoemd, iets dat door Albert Einstein op grond van z’n Algemene Relativiteitstheorie meer dan honderd jaar geleden al werd voorspeld. Het centrale elliptische cD stelsel in het midden van Abell 1201 vormt zo’n zwaartekrachtlens en deze is met de Hubble ruimtetetelecoop nauwkeurig gefotografeerd.

Vervolgens is men aan de slag gegaan met simulaties op de computer om te kijken welke massa het zwarte gat in het cD stelsel moet hebben om tot de waargenomen vorm van de zwaartekrachtlens te komen. Die simulaties werden uitgevoerd op de DiRAC COSMA8 supercomputer van de universiteit van Durham en daarbij heeft men wel honderduizenden simulaties gedaan met telkens wisselende massa’s om te kijken welk lichtpad het achtergrondstelsel gevolgd heeft bij die specifieke massa. De uitkomst was dat toen een massa van 32 miljard zonsmassa voor het zwarte gat werd gebruikt de simulatie exact overeenkwam met de door Hubble gedane waarneming. Het is voor het eerst dat men de massa van een superzwaar zwart gat heeft bepaald met behulp van een zwaartekrachlens. Normaal zijn superzware zwarte gaten erg actief doordat ze massa aantrekken en dan geven ze straling af die gemeten kan worden en die iets zegt over hun massa. Maar met deze methode kunnen ook ‘stille’ superzware zwarte gaten worden gemeten.

Meer informatie vind je in het vakartikel van James Nightingale et al, Abell 1201: Detection of an Ultramassive Black Hole in a Strong Gravitational Lens, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023).

Bron: Phys.org.