In de jaren zestig ontdekten wetenschappers een enorme radiobron (bekend als Boogschutter A *) in het centrum van de Melkweg, waarvan later werd onthuld dat het een Supermassieve Zwarte Gaten (SMBH) was. Sindsdien hebben ze geleerd dat deze SMBH's zich in het centrum van de meeste massieve sterrenstelsels bevinden. De aanwezigheid van deze zwarte gaten zorgt er ook voor dat de centra van deze sterrenstelsels een hogere dan normale helderheid hebben - ook bekend als. Actieve galactische kernen (AGN's).
In de afgelopen jaren hebben astronomen ook snelle moleculaire uitstromen waargenomen die afkomstig waren van AGN's, wat hen in de war bracht. Ten eerste was het een raadsel hoe deeltjes de hitte en energie van de uitstroom van een zwart gat konden overleven. Maar volgens een nieuwe studie, gemaakt door onderzoekers van Northwestern University, zijn deze moleculen eigenlijk in de wind zelf geboren. Deze theorie kan helpen verklaren hoe sterren zich vormen in extreme omgevingen.
De studie verscheen onlangs in De maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Society onder de titel "De oorsprong van snelle moleculaire uitstromen in quasars: molecuulvorming in AGN-gedreven galactische winden." Het onderzoek is uitgevoerd door Alexander J Richings en assistent-professor Claude-André Faucher-Giguère van Northwestern University's Centre for Interdisciplinary Research and Exploration in Astrophysics (CIERA).
Omwille van hun onderzoek ontwikkelde Richings de allereerste computercode die in staat is om de gedetailleerde chemische processen in interstellair gas te modelleren die worden versneld door een groeiende SMBH-straling. Ondertussen bracht Claude-André Faucher-Giguère zijn expertise in, nadat hij zijn carrière had doorgebracht met het bestuderen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Zoals Richings uitlegde in een Noordwestelijk persbericht:
“Wanneer een wind met een zwart gat gas uit zijn gaststelsel opzuigt, wordt het gas verwarmd tot hoge temperaturen, waardoor alle bestaande moleculen worden vernietigd. Door de moleculaire chemie te modelleren in computersimulaties van zwart gatwinden, ontdekten we dat dit opgevangen gas vervolgens kan afkoelen en nieuwe moleculen kan vormen. ”
Het bestaan van energetische uitstromen uit SMBH's werd voor het eerst bevestigd in 2015, toen onderzoekers de ESA's gebruikten Herschel Space Observatory en gegevens uit de Japanse / VS. Suzaku-satelliet om de AGN van een sterrenstelsel te observeren dat bekend staat als IRAS F11119 + 3257. Dergelijke uitstromen, zo stelden ze vast, zijn verantwoordelijk voor het afvoeren van sterrenstelsels van hun interstellaire gas, dat een arresterend effect heeft op de vorming van nieuwe sterren en kan leiden tot "rode en dode" elliptische sterrenstelsels.
Dit werd in 2017 opgevolgd met waarnemingen die erop wezen dat zich in deze uitstromen snel bewegende nieuwe sterren vormden, iets waarvan astronomen eerder dachten dat het onmogelijk was vanwege de extreme omstandigheden daarin. Door te theoretiseren dat deze deeltjes eigenlijk het product zijn van zwart gatwinden, Richings en Faucher-Giguère zijn erin geslaagd vragen te beantwoorden die door deze eerdere opmerkingen zijn opgeworpen.
In wezen helpt hun theorie bij het verklaren van voorspellingen uit het verleden, die op het eerste gezicht tegenstrijdig leken. Enerzijds bevestigt het de voorspelling dat winden met zwarte gaten de moleculen vernietigen waarmee ze botsen. Het voorspelt echter ook dat binnen deze winden nieuwe moleculen worden gevormd - waaronder waterstof, koolmonoxide en water - die nieuwe sterren kunnen voortbrengen. Zoals Faucher-Giguère uitlegde:
“Het is voor het eerst dat het molecuulvormingsproces volledig wordt gesimuleerd, en naar onze mening is het een zeer overtuigende verklaring voor de observatie dat moleculen alomtegenwoordig zijn in superzware zwart gatwinden, wat een van de belangrijkste uitstekende problemen in het veld. '
Richings en Faucher-Giguère kijken uit naar de dag waarop hun theorie kan worden bevestigd door missies van de volgende generatie. Ze voorspellen dat nieuwe moleculen gevormd door uitstroom van zwarte gaten helderder zouden zijn in de infrarode golflengte dan reeds bestaande moleculen. Dus als de James Webb Space Telescope in het voorjaar van 2019 de ruimte in gaat, zal het deze uitstroom in detail in kaart kunnen brengen met behulp van zijn geavanceerde IR-instrumenten.
Een van de meest opwindende dingen van het huidige tijdperk van de astronomie is de manier waarop nieuwe ontdekkingen licht werpen op tientallen jaren oude mysteries. Maar wanneer deze ontdekkingen leiden tot theorieën die symmetrie bieden aan wat ooit werd beschouwd als onlogische bewijsstukken, dan wordt het bijzonder spannend. Kortom, het laat ons weten dat we dichter bij een beter begrip van ons universum komen!
