Onlangs werd een superzwaar zwart gat gevangen dat een ster opslokte, en de stroom deeltjes die het zwarte gat uitspuwde, zou een geheim principe kunnen onthullen dat bepaalt hoe sterrenstelsels groeien.
Het feest met het zwarte gat werd voor het eerst ontdekt op 11 november 2014 door röntgen- en radiotelescopen over de hele wereld. De signalen, die afkomstig waren van 300 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde, legden de meedogenloze laatste momenten van een ster vast, bekend als een getijdenverstoring. Deze explosie van elektromagnetische energie vindt plaats wanneer de immense zwaartekracht van een zwart gat een passerende ster uit elkaar scheurt.
'Het zwarte gat vernietigt eerst de ster. Het maakt er een soep van', zegt Dheeraj Pasham, postdoctoraal onderzoeker aan het Kavli Institute for Astrophysics and Space Research aan het Massachusetts Institute of Technology, en hoofdauteur van een paper dat deze week is gepubliceerd in het Astrophysical Journal. 'Wanneer dit gebeurt, zien we een plotselinge straling in de lucht. De soep valt geleidelijk in het zwarte gat en zo voedt het zwarte gat.'
Maar er was één verbijsterend iets aan het signaal: hoewel het patroon in de röntgensignalen bijna identiek was aan dat in de radiosignalen die bij de gebeurtenis horen, weerspiegelde het radiosignaal wat er 13 dagen eerder in het röntgensignaal was gebeurd. Dat wil zeggen, wanneer het röntgensignaal helderder werd, zou het radiosignaal deze toename in helderheid bijna twee weken later weerspiegelen.
Dat bracht de astronomen ertoe te veronderstellen dat de bron van het röntgensignaal de materie moet zijn die door het zwarte gat wordt aangetrokken en van energie wordt voorzien, terwijl de radiogolven afkomstig zijn van een stroom van hoogenergetisch materiaal dat uit het zwarte gat ontsnapt, een relativistische straal genoemd.
Eerder dachten wetenschappers dat de radiogolven afkomstig waren van de explosie van de ster toen deze werd geraakt door vloedgolven uit het zwarte gat. Volgens deze hypothese activeert de explosie plasmadeeltjes in de omringende ruimte en zenden deze bekrachtigde deeltjes vervolgens radiogolven uit. Als dat echter het geval was, zou er geen verband zijn tussen de radiogolven en de röntgenstralen die worden gegenereerd door het materiaal dat in het zwarte gat valt, aldus de onderzoekers.
"We beweren dat deze koppeling tussen de radio en de röntgenstraling ons vertelt dat de radio van de jet moet komen en dat de jet wordt gereguleerd door de aanwas", of de groei van het zwarte gat, vertelde Pasham aan WordsSideKick.com. 'De gegevens geven duidelijk aan dat alles wat in het zwarte gat valt de jet aandrijft.'
Naarmate het zwarte gat meer van de 'stersoep' verslindt, wordt de straal die uit het zwarte gat ontsnapt sterker. Deze studie markeert de eerste keer dat astronomen zo'n correlatie in één object hebben opgemerkt, aldus de onderzoekers.
'Dit vertelt ons dat de toevoersnelheid van het zwarte gat de sterkte van de geproduceerde straal regelt', zei Pasham in een verklaring. 'Een goed gevoed zwart gat produceert een sterke straal, terwijl een ondervoed zwart gat een zwakke straal of helemaal geen straal produceert.'
Galaxy groei
Pasham zei dat als toekomstige waarnemingen een soortgelijk patroon laten zien, wetenschappers de oorsprong van de mysterieuze stralen zouden kunnen begrijpen. Deze jets stromen met bijna de lichtsnelheid uit zwarte gaten en sommige astronomen geloven dat de jets de bron zouden kunnen zijn van galactische kosmische stralen, de stromen van hoogenergetische deeltjes die over grote afstanden door de ruimte zoemen.
'Hoe jets worden gelanceerd door zwarte gaten, dat is een groot mysterie in de astrofysica', zei Pasham.
Afgezien daarvan, als een eenvoudige relatie het aanwaspercentage, of de snelheid waarmee een zwart gat massa opslokt, koppelt aan de grootte van de relativistische straal van het zwarte gat, zou die relatie van invloed kunnen zijn op hoe sterrenstelsels groeien, aldus de onderzoekers in een verklaring. Dat komt omdat sterrenstelsels groeien wanneer er nieuwe sterren worden gevormd, maar stervorming vereist koude temperaturen. Zwart gat-stralen verwarmen ondertussen hun omgeving, waardoor het tijdelijk te heet kan worden om nieuwe sterren te vormen. Kennis van de grootte van zwart-gatjets kan dan worden gebruikt om de groeisnelheid van sterrenstelsels te voorspellen, aldus de onderzoekers.
"Als de snelheid waarmee het zwarte gat voedt evenredig is met de snelheid waarmee het energie wegpompt, en als dat echt werkt voor elk zwart gat, dan is het een eenvoudig recept dat je kunt gebruiken in simulaties van de evolutie van sterrenstelsels," zei Pasham in de verklaring. 'Dit duidt dus op een groter geheel.'
