Of je nu te maken hebt met een zwart gat in een stellaire massa of een superzwaar zwart gat in het hart van een sterrenstelsel, het lijkt erop dat ze materie op vrijwel dezelfde manier consumeren. Onderzoekers hebben de aanwasschijven rond zowel stellaire als superzware zwarte gaten bestudeerd en ontdekten dat ze hetzelfde patroon van röntgenstralen lijken uit te zenden. Vanwege hun grootte verbruikt de superzware variëteit materie gedurende lange perioden. Door de kleinere variant te bestuderen, kunnen onderzoekers modelleren wat er op grotere schaal zal gebeuren.
Onderzoek van Britse astronomen, vandaag gepubliceerd in Nature (7 december 2006), laat zien dat de processen die in zwarte gaten van alle groottes werken hetzelfde zijn en dat superzware zwarte gaten eenvoudigweg opgeschaalde versies zijn van kleine Galactische zwarte gaten.
Al vele jaren proberen astronomen de overeenkomsten te begrijpen tussen stellaire massa-afmetingen van Galactische zwarte gaten systemen en de superzware zwarte gaten in actieve galactische kernen (AGN). In het bijzonder variëren ze fundamenteel op dezelfde manier, maar misschien met kenmerkende tijdschalen die worden opgeschaald in verhouding tot de massa van het zwarte gat. Als dat zo was, stelden de onderzoekers voor, zouden we kunnen bepalen hoe AGN zich zou moeten gedragen op kosmologische tijdschalen door de helderdere en veel snellere galactische systemen te bestuderen.
Professor Ian McHardy, van de Universiteit van Southampton, staat aan het hoofd van het onderzoeksteam waarvan de bevindingen vandaag worden gepubliceerd (samen met collega's Dr. Elmar Koerding, Dr. Christian Knigge, Professor Rob Fender en Dr. Phil Uttley, momenteel werkzaam aan de Universiteit van Amsterdam). Hun waarnemingen zijn gedaan met behulp van gegevens van NASA's Rossi X-ray Timing Explorer en XMM Newton's X-ray Observatory.
Professor McHardy merkt op: "Door de manier te bestuderen waarop de röntgenstraling van zwartgatsystemen varieert, ontdekten we dat het aanwas- of 'toevoer'-proces - waarbij het zwarte gat materiaal uit zijn omgeving trekt - hetzelfde is in het zwart gaten in alle maten en die AGN zijn gewoon opgeschaalde Galactische zwarte gaten. We ontdekten ook dat de manier waarop de röntgenemissie varieert sterk gecorreleerd is met de breedte van optische emissielijnen van black hole-systemen. ”
Hij voegt eraan toe: 'Deze waarnemingen hebben belangrijke implicaties voor ons begrip van de verschillende typen AGN, zoals geclassificeerd door de breedte van hun emissielijnen. Zo zijn Seyfert-sterrenstelsels met een smalle lijn, die vaak als ongebruikelijk worden besproken, niet anders dan andere AGN; ze hebben alleen een kleinere verhouding van massa tot aanwas. ”
Het onderzoek toont aan dat de karakteristieke tijdschaal lineair verandert met de massa van het zwarte gat, maar omgekeerd met het aanwaspercentage (gemeten in verhouding tot het maximaal mogelijke aanwaspercentage). Dit resultaat betekent dat het aanwasproces hetzelfde is in zwarte gaten van alle maten. Door de karakteristieke tijdschaal en het aanwaspercentage te meten, stelt het team dat deze eenvoudige relatie kan helpen bij het bepalen van massa's van zwarte gaten waar andere methoden erg moeilijk zijn, bijvoorbeeld in verduisterde AGN of in de veelgevraagde zwarte gaten met tussenliggende massa.
Professor McHardy vervolgt: “De aangroei van materie in een zwart gat veroorzaakt een sterke röntgenstraling van heel dichtbij het zwarte gat zelf. Dus het bestuderen van de manier waarop de röntgenstraling met de tijd varieert, bekend als de röntgenlichtcurven, biedt een van de beste manieren om het gedrag van zwarte gaten te begrijpen.
Het is al meer dan twee decennia bekend dat karakteristieke tijdschalen te zien zijn in de röntgenlichtcurven van galactische zwartgatsystemen. De tijdschema's zijn kort (
