Webb heeft minder superzware zwarte gaten gevonden in het heelal dan verwacht

Impressie van een superzwaar zwart gat met een omringende accretieschijf en twee energierijke straalstromen. Credit: ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani

Onderzoek door sterrenkundigen van de Universiteit van Kansas met behulp van de Webb ruimtetelescoop heeft laten zien dat er mínder actieve superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels zijn dan verwacht. Het onderzoek richte zich op ‘active galactic nuclei’ (AGN), dat zijn de kernen van sterrenstelsels die een superzwaar zwart gat herbergen, dat actief is omdat het veel materie toegevoerd krijgt. In het kader van het Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) programma keken Allison Kirkpatrick en haar team met Webb’s Mid-Infrared Instrument (MIRI) naar 400 zwakke sterrenstelsels, gelegen in een strook aan de hemel genaamd ‘Extended Groth Strip ‘, ergens tussen de sterrenbeelden Grote Beer en  Ossenhoeder.

Links de waarneming met MIRI, midden met Spitzer en rechts met MIPS (da’s een ander instrument van Spitzer). Credit: Kirkpatrick et al, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2308.09750

Met MIRI konden ze in juni en december vorig jaar de sterrenstelsels bekijken, stelsels die hun hoogtepunt qua stervorming hadden pakweg 7 tot 10 miljard jaar geleden. Het ging Kirkpatrick en haar team daarbij vooral om het stof in de stelsels, stof dat niet alleen het zicht kan belemmeren op pas geboren sterren, maar ook op de activiteit van een superzwaar zwart gat in de kern van het stelsel. De strook was eerder al eens onderzocht met de Spitzer ruimtetelescoop, die net als Webb in het infrarood kan kijken, en die kon toen een bepaald aantal AGN tellen, aan de hand van de gemeten hoeveelheid straling. De verwachting was dat MIRI met z’n betere optiek veel meer AGN zou zien dan Spitzer, maar opvallend genoeg bleek dat niet het geval, MIRI zag met iets meer AGN dan Spitzer/MIPS, 30 AGN op 400 sterrenstelsels. Men denkt op basis van dit onderzoek dat superzware zwarte gaten kennelijk langzamer groeien dan men eerst dacht. Sterrenkundigen worstelen nog met de vraag hoe superzwarte gaten groeien én het omringende sterrenstelsel precies beïnvloeden. Bij eerder onderzoek kwamen altijd de helderste sterrenstelsels in het vizier, welke beschikken over actieve kernen met actieve zwarte gaten, maar als de lichtzwakkere sterrenstelsels, waar er veel meer van zijn, niet van die actieve superzware zwarte gaten hebben zou dat het beeld dat sterrenkundigen hebben van sterrenstelsels en hun centrale zwarte gaten wel eens kunnen wijzigen. Het zou dan bijvoorbeeld kunnen dat Sgr A*, het superzware zwarte gat in het centrum van de melkweg, altijd al rustig is geweest en niet een AGN-periode heeft gekend.

Paper day! (for the professionals–for a non-technical breakdown, see my earlier tweet with press release).

We analyze the JWST MIRI observations from CEERS.

Initially, I went looking for AGN. I thought I would find a lot. I didn’t. 1/nhttps://t.co/MvsB0dUgoh

— Allison Kirkpatrick (@akastro.bsky.social) (@AkAstronomy) August 22, 2023

Ander resultaat dat het onderzoek opleverde was dat de sterrenstelsels minder stof bleken te bevatten dan men eerste inschatte. En ook dat is weer van invloed op de groei van de superzware zwarte gaten in de kern. In januari wil men opnieuw met MIRI naar de strook kijken en dan maar liefst 5.000 zwakke sterrenstelsels bekijken.

Meer informatie over het onderzoek aan de AGN vind je in het vakartikel van Allison Kirkpatrick et al, CEERS Key Paper VII: JWST/MIRI Reveals a Faint Population of Galaxies at Cosmic Noon Unseen by Spitzer, arXiv (2023).

Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Sterrenkundigen werpen een röntgenblik op één van de meest lichtsterke quasars De grootste kaart van actieve superzware zwarte gaten (lees: quasars) is verschenen