Hubble-afbeelding van een steekproef van 20 quasars in de buurt. Afbeelding tegoed: NASA / ESA / ESO Klik om te vergroten
De detectie van een super-massief zwart gat zonder een enorm ‘host’ -stelsel is het verrassende resultaat van een grote Hubble- en VLT-studie van quasars.
Dit is de eerste overtuigende ontdekking van een dergelijk object. Een intrigerende verklaring is dat het gaststelsel bijna uitsluitend uit 'donkere materie' kan bestaan.
Een team van Europese astronomen heeft twee van de krachtigste astronomische faciliteiten gebruikt, de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop en de ESO Very Large Telescope (VLT) in Cerro Paranal, om een heldere quasar te ontdekken zonder een enorm gaststelsel.
Quasars zijn een krachtige en doorgaans zeer verre bron van enorme hoeveelheden straling. Ze worden vaak geassocieerd met sterrenstelsels die een actief centraal zwart gat bevatten.
Het team heeft een gedetailleerde studie uitgevoerd van 20 relatief nabije quasars. Voor 19 van hen ontdekten ze, zoals verwacht, dat deze supergrote zwarte gaten omgeven zijn door een gaststelsel. Maar toen ze de heldere quasar HE0450-2958, die zo'n 5000 miljoen lichtjaar van ons verwijderd was, bestudeerden, konden ze geen bewijs vinden voor een gaststelsel.
De astronomen suggereren dat dit kan wijzen op een zeldzaam geval van een botsing tussen een schijnbaar normaal spiraalstelsel en een ‘exotisch’ object met een zeer groot zwart gat.
Met massa's die honderden miljoenen keren groter zijn dan de zon, worden super-massieve zwarte gaten vaak gevonden in de centra van de meest massieve sterrenstelsels, waaronder onze eigen Melkweg. Deze zwarte gaten manifesteren zich soms dramatisch door materie te verslinden die ze zwaartekracht uit hun omgeving inslikken.
De best gevoede van deze objecten schitteren als ‘quasars’ (wat staat voor ‘quasi-stellair object’ omdat ze aanvankelijk als sterren werden beschouwd).
Het afgelopen decennium van waarnemingen, grotendeels met de Hubble-telescoop, heeft aangetoond dat quasars normaal gesproken worden geassocieerd met enorme gaststelsels. Het observeren van het gaststelsel van een quasar is echter uitdagend werk omdat de quasar de gastheer volledig te slim af is en de onderliggende structuur van het sterrenstelsel maskeert.
Om dit probleem op te lossen, bedachten de astronomen een nieuwe en zeer efficiënte strategie. Door Hubble's ultrascherpe beelden en spectroscopie van ESO's VLT te combineren, observeerden ze hun steekproef van 20 quasars tegelijk als referentie-ster. De ster diende als een nauwkeurige lichtbron die werd gebruikt om het quasarlicht te ontwarren van elk mogelijk licht van een onderliggend sterrenstelsel.
Ondanks de gebruikte innovatieve technieken werd rond HE0450-2958 geen gaststelsel gezien. Dit betekent dat als er een melkwegstelsel bestaat, het ofwel minstens zes keer zwakker moet zijn dan typische gaststelsels, of een straal moet hebben die kleiner is dan ongeveer 300 lichtjaar, dat wil zeggen 20 tot 170 keer kleiner dan typische gaststelsels (die normaal gesproken stralen hebben variërend van ongeveer 6000 tot 50.000 lichtjaar).
"Met de krachtige combinatie van Hubble en de VLT zijn we ervan overtuigd dat we een normaal melkwegstelsel zouden hebben kunnen detecteren", zei Pierre Magain van de Universit? de Li? ge, België.
De astronomen ontdekten echter een interessante kleinere gaswolk van ongeveer 2500 lichtjaar breed bij de quasar, die ze ‘de blob’ noemen. VLT-waarnemingen laten zien dat deze wolk gloeit omdat hij baadt in de intense straling die afkomstig is van de quasar en niet van sterren in de wolk. Hoogstwaarschijnlijk is het het gas uit deze wolk dat het supergrote zwarte gat voedt, waardoor het een quasar kan worden.
"De afwezigheid van een enorm gaststelsel, in combinatie met het bestaan van de klodder en het stervormingsstelsel, doen ons geloven dat we een echt exotische quasar hebben ontdekt", zegt Fr? D? Ric Courbin van de Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Zwitserland.
“Het lijdt weinig twijfel dat een toename van de vorming van sterren in het bijbehorende sterrenstelsel en de quasar zelf is veroorzaakt door een botsing die ongeveer 100 miljoen jaar geleden moet hebben plaatsgevonden. Wat er met de vermeende quasar-gastheer is gebeurd, blijft onbekend. '
HE0450-2958 is een uitdagende zaak. De astronomen stellen verschillende mogelijke verklaringen voor. Is het gaststelsel als gevolg van de botsing volledig ontwricht? Heeft een geïsoleerd zwart gat gas opgevangen tijdens het oversteken van de schijf van een spiraalstelsel? Dit zou zeer speciale omstandigheden vereisen en zou waarschijnlijk niet zo'n enorme verstoring van het naburige sterrenstelsel hebben veroorzaakt als wordt waargenomen. Verdere studies zullen de situatie hopelijk verhelderen.
Een andere intrigerende hypothese is dat de melkweg die het zwarte gat herbergt, bijna uitsluitend was gemaakt van 'donkere materie'. Het kan zijn dat wat wordt waargenomen een normale fase is in de vorming van een enorm sterrenstelsel, dat in dit geval enkele duizenden miljoenen jaren later heeft plaatsgevonden dan in de meeste andere.
Oorspronkelijke bron: ESA Portal
