Diep in het hart van ons sterrenstelsel schuilt een zwart gat. Of is het? Hoewel het nu allemaal stil kan zijn aan het westfront, kan er bewijs zijn dat ons galactische centrum ooit de thuisbasis was van een behoorlijk indrukwekkende activiteit - activiteit die mogelijk meerdere botsingsgebeurtenissen en fusies van zwarte gaten omvatte terwijl het zich op een satellietstelsel stak. Dankzij nieuwe inzichten van een paar assistent-professoren, Kelly Holley-Bockelmann bij Vanderbilt en Tamara Bogdanovic van het Georgia Institute of Technology, hebben we meer bewijs dat wijst op het ongelooflijk actieve verleden van de Melkweg.
"Tamara en ik hadden zojuist een astronomieconferentie bijgewoond in Aspen, Colorado, waar verschillende van deze nieuwe waarnemingen werden aangekondigd", zei Holley-Bockelmann. “Het was januari 2010 en een sneeuwstorm had de luchthaven gesloten. We besloten een auto te huren om naar Denver te rijden. Terwijl we door de storm reden, verzamelden we de aanwijzingen van de conferentie en realiseerden ons dat een enkele catastrofale gebeurtenis - de botsing tussen twee zwarte gaten ongeveer 10 miljoen jaar geleden - al het nieuwe bewijs kon verklaren. ”
Stel je nu een nachtelijke hemel voor, verlicht door een enorme nevel, een die de halve hemelbol bedekt. Dit is geen droom, het is een realiteit. Deze enorme lobben van hoogenergetische straling staan bekend als Fermi-bellen en ze beslaan een gebied van ongeveer 30.000 lichtjaar aan weerszijden van de kern van de Melkweg. Hoewel we ze niet direct in zichtbaar licht kunnen waarnemen, bewegen deze deeltjes met een snelheid van bijna 300.000 kilometer per seconde en gloeien ze in röntgen- en gammastraalgolflengten.
Volgens Fulai Guo en William G. Mathews van de Universiteit van Californië in Santa Cruz: “De Fermi-bellen vormen een plausibel bewijs voor een recente krachtige AGN-jetactiviteit in onze Melkweg, die nieuwe inzichten werpt in de oorsprong van de halo-CR-populatie en het kanaal waardoor enorme zwarte gaten in schijfstelsels tijdens hun groei feedback-energie vrijgeven. "
Ons galactische centrum herbergt echter meer dan alleen een aantal ongelooflijke bubbels - het is de locatie van drie van de meest massieve clusters van jonge sterren in het rijk van de Melkweg. Bekend als de Central, Arches en Quintuplet-clusters, herbergt elke groep honderden hete, jonge sterren die de zon doen verkleinen. Ze zullen een kort, helder, gewelddadig leven leiden ... in een paar miljoen jaar. Omdat ze snel leven en jong sterven, moeten deze clustersterren de afgelopen jaren gevormd zijn tijdens een uitbarsting van stervorming nabij het galactische centrum - nog een aanwijzing voor deze kosmische puzzel.
“Vanwege hun hoge massa en schijnbaar topzware IMF bevatten de galactische centrumclusters enkele van de meest massieve sterren in de Melkweg. Dit is belangrijk, aangezien massieve sterren de belangrijkste ingrediënten en probes zijn van astrofysische verschijnselen op alle schaal- en afstandsschalen, van individuele stervormingsplaatsen, zoals Orion, tot het vroege heelal tijdens het tijdperk van reionisatie toen de eerste sterren werden geboren. Als ingrediënten beheersen ze de dynamische en chemische evolutie van hun lokale omgeving en individuele sterrenstelsels door hun invloed op de energetica en samenstelling van het interstellaire medium. ” zegt Donald F. Figer. “Ze spelen waarschijnlijk een belangrijke rol in de vroege evolutie van de eerste sterrenstelsels, en er zijn aanwijzingen dat ze de voorlopers zijn van de meest energetische explosies in het heelal, gezien als gammastraaluitbarstingen. Als sondes definiëren ze de bovengrenzen van het stervormingsproces en hun aanwezigheid beëindigt waarschijnlijk de verdere vorming van nabijgelegen sterren met een lagere massa. Het zijn ook prominente outputproducten van galactische fusies, starburst-sterrenstelsels en actieve galactische kernen. ”
Om het mysterie te verdiepen, kun je ons centrale zwarte gat van dichterbij bekijken. Het heeft een diameter van ongeveer 40 lichtseconden en weegt ongeveer vier miljoen zonsmassa's. Volgens wat we weten, zou dit intensieve zwaartekrachtgetijden moeten opleveren - degenen die in de omgeving zouden moeten zuigen. Dus hoe komt het dat astronomen groepen nieuwe, heldere sterren hebben ontdekt die dichter dan 3 lichtjaren van de horizon van het evenement verwijderd zijn? Natuurlijk kunnen ze op weg zijn naar de vergetelheid, maar uit de gegevens blijkt dat deze sterren zich daar lijken te hebben gevormd. Dat is een hele prestatie, aangezien het een moleculaire wolk zou vereisen die 10.000 keer zo dicht is als die in ons galactische centrum! Moeten er ook geen oude sterren zijn? Het antwoord is ja, er zou moeten zijn ... maar er zijn veel minder dan wat we kunnen waarnemen en wat de huidige theoretische modellen voorspellen.
Holley-Bockelmann wilde het probleem niet laten rusten. Toen ze naar huis terugkeerde, riep ze de hulp in van Vanderbilt-afgestudeerde student Meagan Lang om het raadsel op te lossen. Vervolgens rekruteerden ze Pau Amaro-Seoane van het Max Planck Institute for Gravitational Physics in Duitsland, Alberto Sesana van het Institut de Ciències de l'Espai in Spanje en Vanderbilt Research Assistant Professor Manodeep Sinha om te helpen. Met zoveel slimme geesten om dit raadsel op te lossen, kwamen ze al snel tot een plausibele verklaring - een die overeenkomt met waarnemingen en testbare voorspellingen mogelijk maakt.
Volgens hun theorie begon een Melkweg-satellietstelsel naar onze kern te migreren. Toen het samenging met ons sterrenstelsel, werd de massa weggescheurd, waardoor alleen het zwarte gat en een kleine verzameling zwaartekrachtgebonden sterren achterbleven. Na enkele miljoenen jaren bereikte deze "overgebleven" uiteindelijk het galactische centrum en begonnen de zwarte gaten te versmelten. Terwijl het kleinere zwarte gat rond het grotere draaide, ploegde het enorme groeven van gas en stof op, duwde het in het grotere zwarte gat en creëerde de Fermi-bellen. De duellerende zwaartekracht was niet zachtaardig ... deze intense getijden waren heel goed in staat om de moleculaire wolken rond de kern samen te drukken tot de dichtheid die nodig is om verse, jonge sterren te produceren. Misschien de zeer jonge sterren die we nu waarnemen in het galactische centrum?
Er is echter meer aan de hand dan op het eerste gezicht lijkt. Ditzelfde ploegen van de kosmische grasmat zou ook bestaande oudere sterren uit de buurt van het enorme centrale zwarte gat hebben verdreven. Het is een scène die past bij de huidige modellen waarin een fusie van een zwart gat met hoge snelheden sterren in de melkweg werpt ... een scène die past bij de waarneming van een gebrek aan oude sterren aan de grenzen van ons superzware zwarte gat.
"De zwaartekracht van het zwarte gat van het sterrenstelsel zou bijna 1000 sterren uit het galactische centrum kunnen hebben gesneden", zei Bogdanovic. "Die sterren zouden nog steeds door de ruimte moeten racen, ongeveer 10.000 lichtjaar verwijderd van hun oorspronkelijke banen."
Kan dit allemaal worden bewezen? Het antwoord is ja. Dankzij grootschalige onderzoeken zoals de Sloan Digital Sky Survey, zouden we sterren moeten kunnen lokaliseren die met een hogere snelheid bewegen dan sterren die niet zijn onderworpen aan een vergelijkbare interactie. Als astronomen zoals Holley-Bockelmann en Bogdanovic naar het harde bewijs kijken, zullen ze waarschijnlijk een geloofwaardig aantal hogesnelheidssterren ontdekken die hun fusiemodel van de Melkweg zullen valideren.
Of blazen ze gewoon bellen?
