Gas rondom superzwaar zwart gat in NGC 1068 blijkt twee richtingen uit te draaien

Impressie van het gas en stof rondom het zwarte gat in NGC 1068. Rood is gas dat van ons af gaat, blauw dat naar ons toe komt. Credit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili iets bijzonders ontdekt: het blijkt dat het gas en stof in de buurt van het superzware zwarte gat in NGC 1068 (ook wel bekend als M77) in twee tegenovergestelde richtingen rondom het zwarte gat draaien. Mogelijk dat deze ontdekking licht werpt op het mysterie waarom al in het vroege heelal superzware zwarte gaten bestonden. NGC 1068 is een spiraalstelsel op 47 miljoen lichtjaare afstand in de richting van het sterrenbeeld Walvis (Cetus). Astronomisch gesproken is die afstand dichtbij en dat maakt het mogelijk om met instrumenten zoals ALMA met een hoog oplossend vermogen waarnemingen te verrichten. Toen Violette Impellizzeri (National Radio Astronomy Observatory – NRAO) en haar team inzoomden op het gebied rondom het superzware zwarte gat in het centrum van NGC 1068 ontdekten ze tot hun verrassing niet één, maar twee stromen van moleculair gas en stof. De accretieschijf rondom het zwarte gat blijkt een binnenste deel te hebben, dat 2 tot 4 lichtjaar groot is en dat dezelfde kant uit beweegt als de spiraalarmen van NGC 1068. En om dat binnenste deel is er een buitenste deel van 4 tot 22 lichtjaar groot, die de vorm heeft van een donut (ook wel ‘torus’ geheten) en die de andere kant uit beweegt.

De lokatie van NHC 1068 / M77 in Walvis. Credit: IAU; Sky & Telescope magazine; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Men denkt dat de oorzaak van de twee tegengestelde richtingen van het gas een botsing is geweest die NGC 1068 met een ander klein sterrenstelsel moet hebben gehad.  Het gas dat van dat stelsel afkomstig is zal vanuit een bepaalde richting zijn gekomen, niet gelijk aan de draairichting van NGC 1068, en het gas in de donut zal die richting hebben aangehouden. Een andere verklaring kan men niet bedenken.

Impressie van het gas in de twee delen rondom het zwarte gat in NGC 1068, waargenomen door ALMA. De pijlen geven de draairichting aan. De twee grijze kegels tonen een gebied waar materiaal stroomt dat door het zwarte gat is uitgespuwd, hetgeen eerder is waargenomen. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), V. Impellizzeri; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.

Nu komen de twee delen van de accretieschijf niet in elkaars buurt en kunnen ze rustig een andere kant uit draaien. Maar na enkele rondes (na pakweg enkele honderduizenden jaren) zou het gas in de donut naar binnen kunnen vallen en dan kunnen botsen op het gas in de binnenste ring van de accretieschijf. Dan zou het zo kunnen zijn dan de gehele accretieschijf in korte tijd in het zwarte gat valt en deze sterk in massa groeit. Dat scenario zou mogelijk verklaren waarom zwarte gaten al zo vroeg in het heelal superzwaar kunnen zijn. Hier is het vakartikel van C. M. Violette Impellizzeri et. al., verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: NRAO.

Stoffige donut rondom superzwaar zwart gat in NGC 1068 waargenomen door ALMA

Impressie van een donutachtige stofwolk rondom een superzwaar zwart gat (credit: NASA/JPL-Caltech)

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om voor het eerst de uit stof bestaande donutachtige wolk rondom het superzware zwarte gat in het nabije sterrenstelsel M77/NGC 1068 met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) te fotograferen. Dergelijke zwarte gaten vinden we in alle kernen van sterrenstelsels en de meesten zijn omgeven door een hete, snel roterende accretieschijf van gas. In sommige sterrenstelsels bevindt zich rondom die schijf van gas een donkere wolk van stof, die op een donut lijkt en die een ‘torus’ wordt genoemd. M77 alias NGC 1068, een zogeheten Seyfert 2 sterrenstelsel op 50 miljoen lichtjaar afstand, bevat een centraal zwart gat met zo’n torus, een gebied waar eerder al complexe moleculen zijn aangetroffen. Vanaf de aarde gezien is die torus zéér klein, nog geen tienduizendste van de schijnbare diameter van de maan, maar toch heeft men ‘m met de 35 radioschotels van ALMA in de Atacama woestijn in Chili voor het eerst kunnen waarnemen.

De met ALMA waargenomen torus van stof in NGC 1068. AGN=Active galactic nucleus, de plek van het zwarte gat. (credit: Santiago Garcia-Burillo et al).

Door waarnemingen zoals deze hoopt men een beter beeld te kunnen krijgen hoe zwarte gaten zoals deze in staat zijn hun massa van miljoenen of soms miljarden zonsmassa te verkrijgen. Hier het vakartikel over de waarneming. Bron: New Scientist.

Zwarte gaten hebben klonterige schijven

Credits: NASA/JPL-Caltech

De zwaarste zwarte gaten in het universum worden vaak omgeven door een donutvormige ring van materiaal. Het materiaal in die donut zal uiteindelijk in het zwarte gat terecht komen. Nu zijn sommige donuts te dik om doorheen te kijken, maar astronomen hebben nu toch een manier gevonden. Ze hebben namelijk gebruik gemaakt van een aantal röntgen-observatoria (namelijk NuSTAR en XMM-Newton) om te bekijken wat zich allemaal afspeelt binnen één van de dikste donuts die we kennen: de accretieschijf rondom het supermassieve zwarte gat in het centrum van het spiraalstelsel NG 1068. Het blijkt dat de donut bijzonder “klonterig” is – een bakker zou die donut gegarandeerd in de prullenbak gooien. Wat die klonterigheid veroorzaakt, is nog onduidelijk. Mogelijk ligt de oorzaak bij turbulenties die door het zwarte gat of door jonge sterren in de omgeving worden veroorzaakt. Bron: Royal Astronomical Society.