Er is een melkwegstelsel niet ver van ons sterrenstelsel waarvan astronomen er zeker van waren dat het de vorm van een 'X' had, althans vanuit het perspectief van radiotelescopen. Maar een nieuw, duidelijker beeld van de radiotelescoop laat zien dat de melkweg meer op een uitgerekte klodder lijkt.
Dat beeld, dat op 11 juli is gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zet decennialange opvattingen over het sterrenstelsel NGC 326 omver en verstoort een al lang bestaande theorie over botsingen tussen superzware zwarte gaten. Het is een product van de Low-Frequency Array (LOFAR), een krachtige radiotelescoop in Nederland.
NGC 326 leek echt X-vormig, schreven de auteurs van het artikel van 11 juli. Telkens wanneer onderzoekers de radiosignaturen van het sterrenstelsel bestudeerden - de specifieke patronen van radiogolven die een structuur uitzendt - leken ze vier verschillende lobben te tonen, de poten van de X. Dat was het bewijs, meenden ze, van een eerdere gigantische botsing tussen twee superzware zwarte gaten . Maar de nieuwe afbeelding geeft een ingewikkelder beeld - een beeld dat een botsing met een zwart gat alleen niet kan verklaren.
Dit is waarom de X-vorm een groot probleem was voor onderzoekers met een zwart gat. Grote sterrenstelsels, waaronder onze eigen Melkweg, hebben superzware zwarte gaten in hun centra, zoals WordsSideKick.com eerder heeft gemeld. Die zwarte gaten, hoe groot ze ook zijn, zijn meestal te klein en ver weg om zelfs met de beste telescopen te observeren. Maar astronomen kunnen die zwarte gaten herkennen aan hun radiosignaturen. Veel superzware zwarte gaten blazen twee stralen materie de ruimte in, gemaakt van materiaal dat ternauwernood in de leegte viel. Die stralen schieten in tegengestelde richting af met aanzienlijke fracties van de lichtsnelheid, waardoor lange uitstrijkjes van gloeiende deeltjes in de ruimte ontstaan, vaak groter dan hun gaststelsels, die radiotelescopen kunnen detecteren.
Maar onderzoekers hadden zich lang afgevraagd: wanneer grote sterrenstelsels samensmelten, botsen hun superzware zwarte gaten dan? Het is een open vraag in de astrofysica of het universum lang genoeg bestaat om twee superzware zwarte gaten tegen elkaar te laten slaan, schreven de auteurs van het artikel. Zodra twee van dergelijke reuzen in elkaars banen struikelen, kan het proces van steeds dichterbij komen en uiteindelijk botsen zoveel miljarden jaren duren dat we het nooit in ons universum zouden zien.
Maar sommige astronomen dachten dat X-vormige sterrenstelsels het bewijs waren dat die botsingen waren gebeurd. De theorie was dat op een gegeven moment een superzwaar zwart gat dat twee stralen produceerde, in een ander superzwaar zwart gat sloeg, resulterend in een nieuw, groter zwart gat, georiënteerd op een geheel nieuwe as, volgens de auteurs van het artikel. Dat nieuwe zwarte gat zou zijn twee stralen in een totaal andere richting schieten, maar de stralen van het oorspronkelijke zwarte gat zouden in de ruimte blijven gloeien en die X-vorm creëren.
Deze theorie van X-vormige sterrenstelsels heeft echter een aantal vrij strikte termen: er mag geen smeermiddel zijn tussen de lobben van de stralen. De lege ruimtes moeten donker zijn. Dat komt omdat het zwarte gat zo plotseling zou zijn geheroriënteerd dat de stralen niet door de tussenliggende ruimte zouden slingeren en het met deeltjes zouden besproeien. Het proces ziet er van buitenaf uit alsof de ene jetbron wordt uitgeschakeld, net zoals de andere op dezelfde locatie wordt ingeschakeld en in verschillende richtingen spuit.
De nieuwe foto van LOFAR laat zien dat dat in ieder geval in NGC 326 niet het geval is. De ruimtes tussen de lobben van de "X" van het sterrenstelsel zijn gevuld met gloeiende deeltjes, waardoor het meer een klodder is dan een letter van het alfabet.
"We benadrukken dat een fusie tussen BH en BH, die zich manifesteert als een abrupte straalheroriëntatie of als een langzamere overgang ... niet wordt uitgesloten door deze gegevens", schreven de onderzoekers in de paper. 'Maar het is op zichzelf niet langer een noodzakelijke of een voldoende verklaring voor de waargenomen bronmorfologie.'
Met andere woorden, in NGC 326 zouden zwarte gaten kunnen zijn opgegaan. Maar dit meer gedetailleerde beeld toont niet noodzakelijkerwijs het nadeel van zo'n fusie. En als er in NGC 326 een fusie met een zwart gat zou zijn gebeurd, kan die fusie op zichzelf niet de vorm verklaren die astronomen nu in dat deel van de ruimte kunnen zien.
Onderweg, schreven de onderzoekers, zullen astronomen hun veronderstellingen over X-vormige sterrenstelsels, waarvan NGC 326 het "prototypische" voorbeeld was, opnieuw moeten evalueren. Terwijl astronomen zich voorbereiden om de Laser Interferometer Space Antenna, of LISA - de meest gevoelige zwaartekrachtgolfdetector ooit - in de ruimte te plaatsen, hebben sommigen berekeningen gemaakt voor hoeveel superzware fusies van zwarte gaten (die zeer grote rimpelingen in ruimtetijd veroorzaken, ook bekend als laagfrequente zwaartekrachtgolven) moet het instrument elk jaar kunnen detecteren op basis van het aantal X-vormige sterrenstelsels in de ruimte. Maar als NGC 326 niet echt X-vormig is, kunnen astronomen dan vertrouwen dat een van de verder verwijderde dat wel is? Het is misschien tijd om op die berekeningen terug te gaan naar de tekentafel.
