Astronomen zeggen dat ze de 'volwassenheid' van sterrenstelsels en zwarte gaten hebben ontdekt, dankzij nieuwe gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere telescopen. De nieuwe ontdekking helpt bij het oplossen van de ware aard van gigantische klodders gas waargenomen rond zeer jonge sterrenstelsels en werpt licht op de vorming van sterrenstelsels en zwarte gaten.
De bevindingen, geleid door Jim Geach van Durham University in het VK, zullen verschijnen in het nummer van 10 juli The Astrophysical Journal.
Ongeveer tien jaar geleden ontdekten astronomen enorme reservoirs van waterstofgas - die ze "blobs" noemden - terwijl ze onderzoek deden naar jonge verre melkwegstelsels. De klodders gloeien helder in optisch licht, maar de bron van enorme energie die nodig was om deze gloed aan te drijven en de aard van deze objecten was onduidelijk.
Op basis van de nieuwe gegevens en theoretische argumenten laten Geach en zijn collega's zien dat verwarming van gas door superzware zwarte gaten en uitbarstingen van stervorming te laten groeien in plaats van gas af te koelen, hoogstwaarschijnlijk de blobs aandrijft. De implicatie is dat klodders een stadium vertegenwoordigen waarin de sterrenstelsels en zwarte gaten net hun snelle groei beginnen uit te schakelen vanwege deze verwarmingsprocessen. Dit is een cruciale fase in de evolutie van sterrenstelsels en zwarte gaten - ook wel 'feedback' genoemd - en een die astronomen al lang proberen te begrijpen.
"We zien tekenen dat de sterrenstelsels en zwarte gaten in deze klodders volwassen worden en nu het terugstromende gas terugdringen om verdere groei te voorkomen", zegt co-auteur Bret Lehmer, ook van Durham. "Enorme sterrenstelsels moeten zo'n stadium doorlopen, anders vormen ze te veel sterren en worden ze tegenwoordig belachelijk groot."
Chandra en een verzameling andere telescopen, waaronder Spitzer, hebben 29 klodders in een groot veld aan de hemel met de naam 'SSA22' waargenomen. Deze klodders, die enkele honderdduizenden lichtjaren in doorsnede zijn, worden gezien wanneer het heelal slechts ongeveer twee miljard jaar oud is, of ongeveer 15 procent van zijn huidige leeftijd.
In vijf van deze blobs onthulden de Chandra-gegevens de veelbetekenende handtekening van groeiende superzware zwarte gaten - een puntachtige bron met lichtgevende röntgenstraling. Men denkt dat deze gigantische zwarte gaten zich tegenwoordig in de centra van de meeste sterrenstelsels bevinden, waaronder die van onszelf. Nog eens drie van de klodders in dit veld tonen mogelijk bewijs voor dergelijke zwarte gaten. Op basis van verdere waarnemingen, waaronder Spitzer-gegevens, kon het onderzoeksteam vaststellen dat verschillende van deze sterrenstelsels ook worden gedomineerd door opmerkelijke niveaus van stervorming.
De straling en de krachtige uitstroom van deze zwarte gaten en stervormingstoten zijn volgens berekeningen krachtig genoeg om het waterstofgas op te lichten in de klodders die ze bewonen. In de gevallen waarin de handtekeningen van deze zwarte gaten niet werden gedetecteerd, zijn de blobs over het algemeen zwakker. De auteurs tonen aan dat zwarte gaten die helder genoeg zijn om deze klodders aan te drijven te zwak zouden zijn om te worden gedetecteerd gezien de lengte van de Chandra-waarnemingen.
Naast het uitleggen van de krachtbron van de blobs, helpen deze resultaten hun toekomst te verklaren. Onder het verwarmingsscenario zal het gas in de klodders niet afkoelen om sterren te vormen, maar zal het bijdragen aan het hete gas dat tussen sterrenstelsels wordt gevonden. SSA22 zelf zou kunnen evolueren tot een enorme cluster van sterrenstelsels.
'In het begin zouden de klodders hun sterrenstelsels hebben gevoed, maar wat we nu zien zijn meer restjes', zei Geach. "Dit betekent dat we nog verder terug in de tijd moeten kijken om sterrenstelsels en zwarte gaten te vangen tijdens het vormen van klodders."
Bronnen / meer informatie: de Chandra-sites op Harvard en NASA.
