Een internationaal team van astronomen gebruikte de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) om het meest gedetailleerde beeld tot nu toe te maken van het gas dat twee superzware zwarte gaten in een samensmeltend sterrenstelsel omringt.

400 miljoen lichtjaar verwijderd van de aarde, in het sterrenbeeld Ophiuchus, twee sterrenstelsels botsen tegen elkaar en vormen een sterrenstelsel dat we kennen als NGC 6240. Dit bijzonder gevormde sterrenstelsel is al vele malen eerder waargenomen, omdat het relatief dichtbij is. Maar NGC 6240 is complex en chaotisch. De botsing tussen de twee sterrenstelsels is nog steeds aan de gang, bij de crash twee groeiende superzware zwarte gaten meebrengen

dat zal waarschijnlijk samensmelten tot één groter zwart gat.

Om te begrijpen wat er gebeurt binnen NGC 6240, astronomen willen het stof en gas rondom de zwarte gaten in detail observeren, maar eerdere afbeeldingen waren daarvoor niet scherp genoeg. Door nieuwe ALMA-waarnemingen is de resolutie van de beelden met een factor tien toegenomen. zelfs binnen de invloedssfeer van de zwarte gaten.

"De sleutel tot het begrijpen van dit melkwegstelsel is moleculair gas, " verklaarde Ezequiel Treister van de Pontificia Universidad Católica in Santiago, Chili. "Dit gas is de brandstof die nodig is om sterren te vormen, maar het voedt ook de superzware zwarte gaten, waardoor ze kunnen groeien."

Het grootste deel van het gas bevindt zich in een gebied tussen de twee zwarte gaten. Minder gedetailleerde waarnemingen die eerder werden gedaan, suggereerden dat dit gas een roterende schijf zou kunnen zijn. "We vinden daar geen bewijs voor, "zei Treister. "In plaats daarvan, we zien een chaotische stroom gas met filamenten en bellen tussen de zwarte gaten. Een deel van dit gas wordt naar buiten uitgestoten met snelheden tot 500 kilometer per seconde. We weten nog niet waardoor deze uitstroom wordt veroorzaakt."

Een andere reden om het gas zo gedetailleerd te observeren, is dat het helpt bij het bepalen van de massa van de zwarte gaten. "Vorige modellen, gebaseerd op omringende sterren, gaf aan dat de zwarte gaten veel massiever waren dan we hadden verwacht, ongeveer een miljard keer de massa van onze zon, "Zei Anne Medling van de Universiteit van Toledo in Ohio. "Maar deze nieuwe ALMA-beelden lieten ons voor het eerst zien hoeveel gas er in de invloedssfeer van zwarte gaten zit. Deze massa is aanzienlijk, en daarom schatten we nu de massa's van het zwarte gat lager:ongeveer een paar honderd miljoen keer de massa van onze zon. Op basis hiervan, we denken dat de meeste eerdere metingen van zwarte gaten in dergelijke systemen 5-90 procent kunnen afwijken."

Het gas bleek ook nog dichter bij de zwarte gaten te zijn dan de astronomen hadden verwacht. "Het is gelegen in een zeer extreme omgeving, " legde Medling uit. "We denken dat het uiteindelijk in het zwarte gat zal vallen, of het zal met hoge snelheden worden uitgeworpen."

De astronomen vinden geen bewijs voor een derde zwart gat in de melkweg, die een ander team onlangs beweerde te hebben ontdekt. "We zien geen moleculair gas geassocieerd met deze beweerde derde kern, "zei Treister. "Het zou een lokale sterrenhoop kunnen zijn in plaats van een zwart gat, maar we moeten het veel meer bestuderen om er iets met zekerheid over te kunnen zeggen."

ALMA's hoge gevoeligheid en resolutie zijn cruciaal om meer te weten te komen over superzware zwarte gaten en de rol van gas in interagerende sterrenstelsels. "Dit sterrenstelsel is zo complex, dat we nooit zouden kunnen weten wat er binnen gebeurt zonder deze gedetailleerde radiobeelden, " zei Loreto Barcos-Muñoz van het National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virginia. "We hebben nu een beter idee van de 3D-structuur van de melkweg, wat ons de mogelijkheid geeft te begrijpen hoe sterrenstelsels evolueren tijdens de laatste stadia van een lopende fusie. Over een paar honderd miljoen jaar, dit sterrenstelsel zal er totaal anders uitzien."