Radiobeelden van de lucht hebben honderden "baby" en superzware zwarte gaten in verre sterrenstelsels onthuld, met het licht van de sterrenstelsels dat op onverwachte manieren rondkaatst.

Sterrenstelsels zijn enorme kosmische lichamen, tienduizenden lichtjaren groot, gemaakt van gas, stof, en sterren (zoals onze zon).

Gezien hun grootte, je zou verwachten dat de hoeveelheid licht die door sterrenstelsels wordt uitgestraald langzaam en gestaag zou veranderen, over tijdschalen die veel verder gaan dan iemands leven.

Maar ons onderzoek gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , ontdekte een verrassende populatie sterrenstelsels waarvan het licht veel sneller verandert, in slechts een kwestie van jaren.

Wat is een radiosterrenstelsel?

Astronomen denken dat er zich in het centrum van de meeste sterrenstelsels een superzwaar zwart gat bevindt. Sommige hiervan zijn "actief", wat betekent dat ze veel straling uitstralen.

Hun krachtige zwaartekrachtsvelden trekken materie uit hun omgeving aan en scheuren het uiteen in een ronddraaiende donut van heet plasma, een "aanwasschijf" genaamd.

Deze schijf draait met bijna de lichtsnelheid om het zwarte gat. Magnetische velden versnellen hoogenergetische deeltjes van de schijf in lange, dunne stromen of "jets" langs de rotatie-assen van het zwarte gat. Naarmate ze verder van het zwarte gat komen, deze stralen bloeien uit tot grote paddestoelvormige wolken of "lobben".

Deze hele structuur vormt een radiostelsel, zo genoemd omdat het veel radiofrequente straling afgeeft. Het kunnen er honderden zijn, duizenden of zelfs miljoenen lichtjaren in doorsnee en daarom kan het eonen duren voordat er dramatische veranderingen zichtbaar zijn.

Astronomen hebben zich lang afgevraagd waarom sommige radiosterrenstelsels enorme lobben bevatten, terwijl anderen klein en beperkt blijven. Er bestaan ​​twee theorieën. Een daarvan is dat de jets worden tegengehouden door dicht materiaal rond het zwarte gat, vaak aangeduid als gefrustreerde lobben.

Echter, de details rond dit fenomeen blijven onbekend. Het is nog onduidelijk of de lobben slechts tijdelijk worden begrensd door een kleine, extreem dichte omgeving - of als ze langzaam door een grotere maar minder dichte omgeving duwen.

De tweede theorie om kleinere lobben te verklaren, is dat de jets jong zijn en zich nog niet tot grote afstanden hebben uitgebreid.

Oude zijn rood, baby's zijn blauw

Zowel jonge als oude radiosterrenstelsels kunnen worden geïdentificeerd door slim gebruik te maken van moderne radioastronomie:kijken naar hun "radiokleur".

We hebben gekeken naar gegevens van de GaLactic en Extragalactic All Sky MWA (GLEAM)-enquête, die de lucht ziet op 20 verschillende radiofrequenties, astronomen een ongeëvenaard "radiokleurig" beeld van de lucht geven.

Uit de gegevens, baby-radiosterrenstelsels lijken blauw, wat betekent dat ze helderder zijn bij hogere radiofrequenties. Ondertussen lijken de oude en stervende radiosterrenstelsels rood en helderder in de lagere radiofrequenties.

We hebben 554 baby-radiosterrenstelsels geïdentificeerd. Toen we naar identieke gegevens keken die een jaar later waren genomen, we waren verrast om te zien dat 123 van deze rondstuiterden in hun helderheid, lijken te flikkeren. Dit leverde ons een puzzel op.

Iets meer dan een lichtjaar in grootte kan niet zo veel in helderheid variëren in minder dan een jaar zonder de wetten van de fysica te overtreden. Dus, ofwel waren onze sterrenstelsels veel kleiner dan verwacht, of er gebeurde iets anders.

Gelukkig, we hadden de gegevens die we nodig hadden om erachter te komen.

Eerder onderzoek naar de variabiliteit van radiosterrenstelsels heeft gebruik gemaakt van ofwel een klein aantal sterrenstelsels, archiefgegevens verzameld van veel verschillende telescopen, of werd uitgevoerd met slechts een enkele frequentie.

Voor ons onderzoek, we ondervroegen meer dan 21, 000 sterrenstelsels gedurende een jaar over meerdere radiofrequenties. Dit maakt het het eerste onderzoek naar "spectrale variabiliteit", waardoor we kunnen zien hoe sterrenstelsels van helderheid veranderen bij verschillende frequenties.

Sommige van onze stuiterende baby-radiosterrenstelsels zijn in de loop van het jaar zo veranderd dat we betwijfelen of ze überhaupt baby's zijn. Er is een kans dat deze compacte radiosterrenstelsels eigenlijk angstige tieners zijn die snel volwassen worden, veel sneller dan we hadden verwacht.

Hoewel de meeste van onze variabele sterrenstelsels in alle radiokleuren met ongeveer dezelfde hoeveelheid in helderheid toenamen of afnamen, sommigen niet. Ook, 51 sterrenstelsels veranderd in beide helderheid en kleur, wat een aanwijzing kan zijn voor de oorzaak van de variabiliteit.

Drie mogelijkheden voor wat er gebeurt

1) Fonkelende sterrenstelsels

Terwijl licht van sterren door de atmosfeer van de aarde reist, het is vervormd. Dit creëert het fonkelende effect van sterren die we aan de nachtelijke hemel zien, "scintillatie" genoemd. Het licht van de radiosterrenstelsels in dit onderzoek ging door ons Melkwegstelsel om onze telescopen op aarde te bereiken.

Dus, het gas en stof in onze melkweg kan het op dezelfde manier hebben vervormd, waardoor een fonkelend effect ontstaat.

2) In de loop kijken

In ons driedimensionale universum, soms schieten zwarte gaten hoogenergetische deeltjes rechtstreeks naar ons op aarde. Deze radiosterrenstelsels worden "blazars" genoemd.

In plaats van lange dunne jets en grote paddestoelvormige lobben te zien, we zien blazars als een heel klein lichtpuntje. Ze kunnen extreme variabiliteit vertonen in korte tijdschalen, aangezien elke kleine uitstoot van materie uit het superzware zwarte gat zelf rechtstreeks op ons gericht is.

3) Zwart gat boeren

Wanneer het centrale superzware zwarte gat wat extra deeltjes "boert", vormen ze een klomp die langzaam langs de jets reist. Terwijl de klomp zich naar buiten voortplant, we kunnen het eerst detecteren in het "radioblauw" en later in het "radiorood".

Dus misschien detecteren we gigantische zwarte gaten die langzaam door de ruimte reizen.

waar nu naartoe?

Dit is de eerste keer dat we de technologische mogelijkheid hebben gehad om een ​​grootschalig variabiliteitsonderzoek uit te voeren over meerdere radiokleuren. De resultaten suggereren dat ons begrip van de radiohemel ontbreekt en misschien zijn radiosterrenstelsels dynamischer dan we hadden verwacht.

Nu de volgende generatie telescopen online komt, in het bijzonder de Square Kilometre Array (SKA), astronomen zullen gedurende vele jaren een dynamisch beeld van de hemel opbouwen.

Ondertussen, het is de moeite waard om naar deze vreemd gedragende radiosterrenstelsels te kijken en de stuiterende baby's goed in de gaten te houden, te.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.