Heb je je ooit afgevraagd hoe het zou zijn om te observeren wat er met een sterrenstelsel in de buurt van een zwart gat gebeurt? Voor iedereen die zich die prachtige Disney-film herinnert, zou het een opmerkelijke - zo niet hypnotische - ervaring zijn. Dankzij de krachtige observatietools van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) hebben twee internationale astronomieteams de kans gekregen om de stralen van zwarte gaten in de buurt van hun galactische kernen te bestuderen en te zien hoe ze hun buurt beïnvloeden. De onderzoekers hebben tot nu toe het beste uitzicht vastgelegd op een moleculaire gaswolk rond een nabijgelegen, rustig zwart gat en kregen een verrassende blik op de basis van een enorme straal dichtbij een verre.
Dit zijn geen lichtgewichten. De zwarte gaten die de astronomen bestuderen, wegen een paar miljard zonsmassa's en maken hun huizen in het centrum van bijna alle sterrenstelsels in het heelal - inclusief de Melkweg. Ooit waren deze raadselachtige galactische verschijnselen drukke wezens. Ze namen enorme hoeveelheden materie uit hun omgeving op, glanzend als heldere bakens. Deze vroege zwarte gaten stoten kleine hoeveelheden van de materie die ze binnennamen door zeer krachtige jets, maar hun huidige tegenhangers zijn niet zo actief. Hoewel dingen in de loop van de tijd misschien een beetje zijn veranderd, speelt de correlatie van zwart-gatjets en hun omgeving nog steeds een cruciale rol in hoe sterrenstelsels evolueren. In de allerlaatste studies, die beide vandaag zijn gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics, gebruikten astronomen ALMA om zwart-gatstralen op zeer verschillende schalen te onderzoeken: een dichtbij gelegen en relatief rustig zwart gat in de melkweg NGC 1433 en een ver verwijderd en actief object genaamd PKS 1830-211.
"ALMA heeft een verrassende spiraalstructuur onthuld in het moleculaire gas dichtbij het centrum van NGC 1433", zegt Françoise Combes (Observatoire de Paris, Frankrijk), de hoofdauteur van het eerste artikel. “Dit verklaart hoe het materiaal naar binnen stroomt om het zwarte gat van brandstof te voorzien. Met de scherpe nieuwe waarnemingen van ALMA hebben we een materiaalstraal ontdekt die wegstroomt uit het zwarte gat en zich slechts 150 lichtjaar uitstrekt. Dit is de kleinste moleculaire uitstroom die ooit in een uitwendig sterrenstelsel is waargenomen. '
Feedback nodig? Nou, dat is precies hoe dit proces wordt genoemd. 'Feedback' kan ons informeren over de relatie tussen de massa van het zwarte gat en de massa van de omringende galactische uitstulping. Het zwarte gat verbruikt gas en wordt actief, maar creëert dan stralen die gas uit zijn nabijheid zuiveren. Dit stopt de stervorming en regelt de groei van de centrale uitstulping. In PKS 1830-211 waren Ivan Marti-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Zweden) en zijn team getuige van een superzwaar zwart gat met een jet, 'maar een veel helderder en actiever exemplaar in het vroege universum. Het is ongebruikelijk omdat het schitterende licht op weg naar de aarde een enorm tussenliggend sterrenstelsel passeert en door gravitatielensing in tweeën wordt gesplitst. ”
Zijn superzware zwarte gaten rommelige eters? Zeker weten. Er zijn gevallen geweest waarin een superzwaar zwart gat onverwachts een verbluffende hoeveelheid massa zal verbruiken, die op zijn beurt het vermogen van de stralen turbo-oplaadt en de stralingsoutput oplicht tot het toppunt van energieoutput. Deze energie wordt uitgezonden als gammastraling, de kortste golflengte en de hoogste energievorm van elektromagnetische straling. En nu heeft ALMA bij toeval een van deze gebeurtenissen opgemerkt zoals die zich voordeed in PKS 1830-211.
“De ALMA-waarneming van dit geval van indigestie van zwarte gaten was volkomen toevalstreffer. We observeerden PKS 1830-211 voor een ander doel, en toen zagen we subtiele veranderingen in kleur en intensiteit tussen de beelden van de zwaartekrachtlens. Een zeer zorgvuldige blik op dit onverwachte gedrag leidde ons tot de conclusie dat we, juist met een zeer gelukkige kans, waarnamen op het moment dat verse nieuwe materie de jetbasis van het zwarte gat binnenkwam, ”zegt Sebastien Muller, een co -auteur van het tweede papier.
Zoals bij alle astronomische waarnemingen, is bevestiging de sleutel tot ontdekking. Zijn de ALMA-bevindingen te zien op andere telescopische waarnemingen? Het antwoord is ja. Dankzij het monitoren van observaties met NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope, was er een duidelijke gammastraling handtekening precies waar het zou moeten zijn. Wat ook verantwoordelijk was voor de opschaling van straling bij de lange golflengten van ALMA, het was ook verantwoordelijk voor het indrukwekkend maken van het licht van de zwarte-gatstraal.
"Het is voor het eerst dat zo'n duidelijke verbinding tussen gammastralen en submillimeter-radiogolven wordt vastgesteld als afkomstig van de echte basis van de straal van een zwart gat", voegt Sebastien Muller toe.
Het is echter niet het einde van het verhaal. Het is nog maar het begin. ALMA zal doorgaan met het onderzoeken van de mysterieuze werking van superzware black hole-jets - zowel dichtbij als veraf. Combes en haar onderzoeksteam observeren al nabije actieve sterrenstelsels met ALMA, en zelfs een uniek object dat gecatalogiseerd is als PKS 1830-211. Het onderzoek zal doorgaan en daarmee hebben we misschien op een dag antwoord op veel vragen.
"Er valt nog veel te leren over hoe zwarte gaten deze enorme energetische stralen van materie en straling kunnen creëren", besluit Ivan Marti-Vidal. "Maar de nieuwe resultaten, verkregen nog voordat ALMA was voltooid, laten zien dat het een uniek krachtig hulpmiddel is om deze jets te onderzoeken - en de ontdekkingen zijn nog maar net begonnen!"
Oorspronkelijke verhaalbron: ESO-persbericht.
