Honderden miljoenen lichtjaren verwijderd zit een superzwaar zwart gat in het midden van een sterrenstelselcluster genaamd Ophiuchus. Hoewel zwarte gaten erom bekend staan dat ze omringend materiaal naar binnen zuigen, stoten ze soms materiaal uit in stralen. Dit zwarte gat is de locatie van een bijna onvoorstelbaar krachtige explosie, ontstaan toen een enorme hoeveelheid materiaal werd verdreven.
“In sommige opzichten is deze explosie vergelijkbaar met hoe de uitbarsting van Mt. St. Helens scheurde in 1980 de top van de berg af. '
Simone Giantucci, hoofdauteur.
De cluster van Ophiuchus-sterrenstelsels is ongeveer 390 miljoen lichtjaar verwijderd. In het midden van de cluster bevindt zich een sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat. Astronomen die gegevens van het Chandra X-Ray Observatory en het ESM-ruimtevaartuig XMM Newton gebruikten, zagen de explosie van het zwarte gat. Ze gebruikten ook radio-observaties van de Murchison Widefield Array (MWA) in Australië en de Giant Metrewave Radiotelescoop (GMRT) in India.
Het team achter dit werk publiceerde hun resultaten in The Astrophysical Journal. Hun artikel is getiteld "Discovery of a giant radio fossil in the Ophiuchus galaxy cluster". De hoofdauteur van de paper is Simona Giacintucci van het Naval Research Laboratory in Washington, DC.
“In sommige opzichten is deze explosie vergelijkbaar met hoe de uitbarsting van Mt. Helens scheurde in 1980 de top van de berg af ', aldus hoofdauteur Giacintucci. "Een belangrijk verschil is dat je vijftien Melkwegstelsels achter elkaar in de krater zou kunnen plaatsen, terwijl deze uitbarsting in het hete gas van de cluster sloeg."
Het gat dat door de explosie is ontstaan, wordt een radiofossiel genoemd. Het is uit de ruimte gesneden door de stralen of balken van oververhit materiaal dat uit het zwarte gat explodeert en botst met omringend materiaal. Die stralen zijn het resultaat van wat astronomen een actieve galactische kernen of AGN noemen, die worden uitgezonden door zwarte gaten die 'voeden'. In dit geval werd het uitgesneden gebied voor het eerst opgemerkt in Chandra-afbeeldingen van het gebied als een ongebruikelijke gebogen rand. Dat werd voor het eerst gerapporteerd in een paper uit 2016.
De auteurs van dat artikel vroegen zich af of een zwart gat deze gebogen rand had kunnen produceren, maar negeerden dat idee, omdat ze dachten dat geen enkel zwart gat zo krachtig kon zijn. In dat artikel zeiden ze: "We concluderen dat dit kenmerk waarschijnlijk te wijten is aan de gasdynamiek die gepaard gaat met een fusie."
In dit nieuwe artikel kwamen de auteurs tot een andere conclusie. "Het lijkt dus een zeer oud fossiel te zijn van de krachtigste AGN-uitbarsting die in elke melkwegcluster te zien is."
De hoeveelheid energie in de explosie is enorm. Het gaf vijf keer meer energie vrij dan de vorige recordhouder en honderdduizenden keer meer dan typische clusters.
Een kruis in de gelabelde versie laat zien waar het centrale sterrenstelsel zich bevindt. Het koelste en dichtste gas bevindt zich op ongeveer 6500 lichtjaar afstand van het centrale sterrenstelsel. In dit beeld komt dat overeen met een gebied dat kleiner is dan het kruis dat wordt gebruikt om het centrale sterrenstelsel en de bron van de explosie te lokaliseren. Wat interessant is, is dat als het gas zo ver van de bron zou komen, het bron zwarte gat geen brandstof meer zou krijgen voor zijn groei. Dat zou op zijn beurt de jets stoppen.
Volgens dit nieuwe artikel is dat precies wat er is gebeurd. "De AGN heeft momenteel geen honger naar koel gas omdat de gasdichtheidspiek wordt verplaatst door klotsen met de kern", zeggen de auteurs. “Het klotsen zelf had door deze buitengewone explosie kunnen worden veroorzaakt als het in een asymmetrische gaskern had plaatsgevonden. Deze dinosaurus kan een vroeg voorbeeld zijn van een nieuwe klasse van bronnen die ontdekt zal worden door laagfrequente onderzoeken van sterrenhoopclusters. ”
Astronomen gebruiken de term 'klotsen' om de verplaatsing van het gas te beschrijven. Het lijkt op een vloeistof die in een container rondklotst. Sloshing wordt meestal veroorzaakt door het samensmelten van twee melkwegclusters, maar astronomen denken dat de explosie in dit geval de oorzaak zou kunnen zijn.
Terwijl het vorige artikel uit 2016 uitsluitend was gebaseerd op röntgengegevens van Chandra, gebruikte het nieuwe papier röntgengegevens van de ESA's XMM Newton om de ongebruikelijke gebogen functie te herkennen en te bevestigen. Ze gebruikten ook radiogegevens van twee observatoria om de regio verder te onderzoeken. Die gegevens bevestigden dat de gebogen rand inderdaad de rand is van een gigantisch radio fossiel gat. De sleutel hiervoor zijn de radio-emissies buiten het gat, die werden versneld tot bijna relativistische snelheden. Een fusie kon dat niet doen; alleen een enorme explosie van materiaal kon dat.
"De radiogegevens passen als een hand in een handschoen in de röntgenstralen", zegt co-auteur Maxim Markevitch van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. 'Dit is de draad die ons vertelt dat hier een uitbarsting van ongekende omvang is opgetreden.'
De uitbarsting is nu verleden tijd en astronomen kunnen geen tekenen van voortdurende AGN-activiteit vanuit het zwarte gat zien. Dat komt overeen met de gegevens die het zwarte gat tonen in een enorme bubbel van eigen makelij.
"Zoals vaak het geval is bij astrofysica, hebben we echt waarnemingen met meerdere golflengten nodig om de fysieke processen op het werk echt te begrijpen", zegt Melanie Johnston-Hollitt, co-auteur van het International Centre for Radio Astronomy in Australië. "Met de gecombineerde informatie van röntgen- en radiotelescopen is deze buitengewone bron onthuld, maar er zullen meer gegevens nodig zijn om de vele resterende vragen die dit object met zich meebrengt te beantwoorden."
Meer:
- Persbericht: Recordbrekende explosie door Black Hole Spotted
- Space Magazine: Wat zijn actieve galactische kernen?
- Research Paper: Ontdekking van een gigantisch radiofossiel in de Ophiuchus-melkwegcluster
