De studie van enkele tientallen sterrenstelsels binnen een straal van enkele miljarden lichtjaren van ons eigen heeft verschillende zwarte gaten aan het licht gebracht die vele malen hoger zijn dan onze verwachtingen over hoe groot ze kunnen worden. Het laatste onderzoek helpt ons niet alleen om de evolutie van deze mysterieuze astrofysische objecten beter te begrijpen, maar opent ook nieuwe interessante vragen voor ons. Hoe worden zwarte gaten bijvoorbeeld zo ongelooflijk groot?
Zwarte gaten, die het resultaat zijn van het instorten van sterren, behoeven geen introductie. We hebben gehoord dat ze verstoringen veroorzaken in de ruimte-tijd, keken naar hun "boeren" en zelfs, misschien voor het eerst in de geschiedenis, zullen we dit jaar een van hen met onze eigen ogen kunnen zien. Wetenschappers zijn erg geïnteresseerd in zwarte gaten, en daar is een heel begrijpelijke reden voor.
“Wat zijn sterrenstelsels? Dit zijn "stenen" die worden gecombineerd tot het algemene beeld van het universum. En om te begrijpen hoe ze ontstaan en evolueren, moeten we eerst begrijpen hoe zwarte gaten werken”, zegt natuurkundige Julia Hlavacek-Larrondo van de Universiteit van Montreal, Canada.
Niet dat zwarte gaten zelf dit werk vereenvoudigen - het is erg moeilijk te begrijpen wat onmogelijk is (zoals het ons lijkt) om direct te zien. Daarom zijn astrofysici op zoek naar andere aanwijzingen waarmee ze dieper kunnen graven. Een van de richtingen is het zoeken naar een verband tussen de massa's zwarte gaten en de sterrenstelsels waarin ze zich bevinden. Als we een eenvoudige manier hadden om de grootte van sterrenstelsels te vergelijken met de zwarte gaten in hun centra, dan zou dit ons volgens wetenschappers veel tijd en moeite besparen om zowel de eerste als de laatste te bestuderen.
Daarom heeft Hlavacek-Larrondo, samen met andere wetenschappers uit Canada, Spanje en het VK, een studie uitgevoerd van 72 sterrenstelsels binnen een straal van 3,5 miljard lichtjaar van ons, in de hoop een algemene formule te vinden die de bepaling van de massa zou kunnen vereenvoudigen. zwarte gaten in galactische centra. Wetenschappers deelden hun observaties in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Om de grootte van de zwarte gaten zelf te schatten, analyseerde het team het röntgenspectrum dat ontsnapte uit de wervelstromen van heet gas uit de accretieschijven van zwarte gaten, en vergeleek vervolgens de cijfers met de algehele helderheid van het omringende sterrenstelsel.
Volgens een vrij populaire hypothese, hoe groter het sterrenstelsel zelf, hoe groter het zwarte gat zelf, dat zich in het centrum bevindt, kan zijn - maar in de praktijk bleek alles niet zo eenvoudig te zijn als verwacht.
"We ontdekten dat zwarte gaten veel groter konden zijn dan de geschatte wettelijke grootte", aldus hoofdonderzoeker Mar Mezqua van het Space Science Institute in Spanje.
Promotie video:
In plaats van de verwachte correlatie in massa en grootte met hun sterrenstelsels, hebben een aantal zwarte gaten een veel snellere groei en massatoename laten zien dan de rest van de ruimte eromheen. Het bleek dat ongeveer 40 procent van de onderzochte zwarte gaten een massa hebben van 10 miljard of meer keer de massa van de zon. Hier moet echter worden verduidelijkt dat er geen massarecords zijn geregistreerd, en het primaat behoort nog steeds tot het zwarte gat van het sterrenstelsel NGC 4889, waarvan de massa gelijk is aan 21 miljard zonsmassa's. Bovendien zijn er vermoedens dat het sterrenstelsel S5 0014 + 81, op 12,1 miljard lichtjaar afstand, een echt monster bevat met een massa van ongeveer 40 miljard zonnen. Maar desalniettemin zorgden zo'n groot aantal superzware zwarte gaten ervoor dat wetenschappers zich afvroegen hoe ze zo werden.
Onderzoekers hebben twee theorieën: of deze zwarte gaten leken oorspronkelijk erg groot en trokken vervolgens letterlijk de meeste materie van de melkweg om zich heen, of er zijn ernstige hiaten in onze kennis over hoe melkwegstelsels zwarte gaten produceren.
“Zijn ze zo groot omdat ze er meteen zo uitzagen, of werden ze geholpen door ideale omstandigheden waardoor ze miljarden jaren heel snel konden groeien? Op dit moment kunnen we deze vraag niet beantwoorden”, zegt Mezqua.
Het antwoord op deze vraag kan echter vervat zijn in een andere studie die is gepubliceerd in de grootste online bibliotheek van wetenschappelijke artikelen arXiv.org en in afwachting van verificatie. Wetenschappers bestudeerden daarbij meer dan 30.000 sterrenstelsels in een straal van 12,2 miljard lichtjaar, en ontdekten dat de verhouding tussen de groeisnelheid van zwarte gaten en de groeisnelheid van sterren versnelde met de groei van de sterrenstelsels zelf, waarin de onderzochte objecten zich bevonden. Met andere woorden, in sterrenstelsels met een groot aantal sterren waren zwarte gaten altijd "vraatzuchtig".
Een meer algemene opmerking uit deze onderzoeken is dat er inderdaad een verband bestaat tussen stervorming en zwarte gaten, en dat is erg verwarrend. Natuurlijk zijn er nog meer dan een dozijn onderzoeken nodig om het beter te begrijpen. Maar één ding wordt al duidelijk: zonder deze reuzen zou ons universum er compleet anders uitzien.
Nikolay Khizhnyak
