In een bevinding die de superzware theorieën over de vorming van zwarte gaten ondersteboven zou kunnen zien, hebben astronomen een van deze beesten gezien in een klein sterrenstelsel van slechts 157 lichtjaar in doorsnee - ongeveer 500 keer kleiner dan de Melkweg.
De clincher zal zijn als het team meer zwarte gaten zoals deze kan vinden, en dat is iets waar ze al aan beginnen te werken na de ontdekking in de Galaxy M60-UCD1. Het ultracompacte sterrenstelsel is een van de slechts ongeveer 50 die astronomen kennen in de dichtstbijzijnde clusters van sterrenstelsels.
"Het lijkt veel op een speldenprik in de lucht", zei hoofdonderzoeker Anil Seth, astrofysicus aan de Universiteit van Utah, van M60-UCD1 dinsdag tijdens een online persconferentie op dinsdag (16 september).
Seth zei dat hij zich realiseerde dat er iets bijzonders gebeurde toen hij de plot voor stellaire bewegingen in de M60-UCD1 zag, gebaseerd op gegevens van de Gemini North-telescoop op Hawaï. De sterren in het centrum van de melkweg draaiden veel sneller dan die aan de rand. De snelheid was onverwacht gezien het soort sterren in de melkweg.
'Onmiddellijk toen ik de kaart met stellaire bewegingen zag, wist ik dat we iets spannends zagen', zei Seth. 'Ik wist vrijwel meteen dat daar een interessant resultaat was.'
In zijn gewichtsklasse valt de M60-UCD1 op. Vorig jaar was Seth de tweede co-auteur van een groep die aankondigde dat het het dichtste nabije sterrenstelsel was, met sterren die 25 keer dichter opeengepakt zaten dan in de Melkweg. Het is ook een van de slimste die ze kennen, een feit dat wordt geholpen door de relatieve nabijheid van de Melkweg tot de aarde. Het is ongeveer 54 miljoen lichtjaar verwijderd, net als de enorme melkweg die het draait: M60. De twee sterrenstelsels zijn slechts 20.000 lichtjaar van elkaar verwijderd.
Het is bekend dat superzware zwarte gaten op de loer liggen in de centra van de meeste grotere sterrenstelsels, waaronder de Melkweg. Hoe ze daar in de eerste plaats zijn gekomen, is echter onduidelijk. De vondst in de M60-UCD1 is vooral intrigerend gezien de relatieve grootte van het zwarte gat ten opzichte van het sterrenstelsel zelf. Het zwarte gat is ongeveer 15% van de massa van de melkweg, met een equivalente massa van 21 miljoen zonnen. Het zwarte gat van de Melkweg neemt daarentegen minder dan een percentage van de massa van ons sterrenstelsel in beslag.
Aangezien astronomen zo weinig ultracompacte sterrenstelsels kennen, zijn sommige basiseigenschappen een mysterie. De massa van deze typen sterrenstelsels is bijvoorbeeld meestal hoger dan verwacht op basis van hun sterrenlicht.
Sommige astronomen suggereren dat dit komt omdat ze zwaardere sterren hebben dan andere typen sterrenstelsels, maar Seth zei dat metingen van sterren binnen M60-UCD1 (gebaseerd op hun orbitale beweging) normale massa's laten zien. De extra massa komt in plaats daarvan uit het zwarte gat, betoogt hij, en dat zal waarschijnlijk ook gelden voor andere ultracompacte sterrenstelsels.
'Het is een nieuwe plek om te zoeken naar zwarte gaten die voorheen niet werden herkend', zei hij, maar hij erkende dat het idee van zwarte gaten in vergelijkbare sterrenstelsels pas algemeen zal worden geaccepteerd als het team meer vondsten doet. Een alternatieve verklaring voor een zwart gat zou een reeks laag-massieve sterren of neutronensterren kunnen zijn die niet veel licht afgeven, maar Seth zei dat het aantal hiervan dat nodig is in M60-UCD1 "onredelijk hoog" is.
Zijn team is van plan verschillende andere ultracompacte sterrenstelsels zoals de M60-UCD1 te bekijken, maar misschien zouden slechts zeven tot acht andere van de aarde helder genoeg zijn om deze metingen uit te voeren, zei hij. (Voor verder werk is waarschijnlijk een instrument nodig, zoals de aanstaande Dertig-meter-telescoop, zei hij.) Daarnaast heeft Seth onderzoeksinteresses in bolhopen - enorme verzamelingen sterren - en plant hij volgende maand een bezoek aan Hawaï om te zoeken naar zwarte gaten in deze objecten ook.
De resultaten werden vandaag (17 september) gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
