science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Zwervende zwarte gaten

Een afbeelding van de ROMULUS-computersimulatie die een sterrenstelsel met een gemiddelde massa laat zien, zijn heldere centrale gebied met zijn superzware zwarte gat, en de locaties (en snelheden) van "zwervende" superzware zwarte gaten (die niet beperkt zijn tot de kern; de 10kpc-markering komt overeen met een afstand van ongeveer 31 duizend lichtjaar). Simulaties hebben de evolutie en overvloed van rondzwervende superzware zwarte gaten bestudeerd; in het vroege heelal bevatten ze het grootste deel van de massa die in zwarte gaten zit. Krediet:Ricarte et al, 2021

Er wordt aangenomen dat elk massief sterrenstelsel in het centrum een ​​superzwaar zwart gat (SMBH) herbergt. Zijn massa is gecorreleerd met de massa van de binnenste regionen van zijn gastheer (en ook met enkele andere eigenschappen), waarschijnlijk omdat de SMBH groeit en evolueert zoals de melkweg zelf groeit, door fusies met andere sterrenstelsels en de inval van materiaal uit het intergalactische medium. Wanneer materiaal zijn weg vindt naar het galactische centrum en aangroeit op de SMBH, het produceert een actieve galactische kern (AGN); uitstromen of andere feedback van de AGN werken dan verstorend om de stervorming in de melkweg te doven. Moderne kosmologische simulaties volgen nu zelfconsistent stervorming en SMBH-groei in sterrenstelsels van het vroege heelal tot heden, bevestiging van deze ideeën.

Het fusieproces resulteert natuurlijk in enkele SMBH's die enigszins verschoven zijn van het centrum van de vergrote melkweg. Het pad naar een enkele, gecombineerde SMBH is complex. Soms wordt eerst een binaire SMBH gevormd die vervolgens geleidelijk overgaat in één. In dit proces kan detecteerbare emissie van zwaartekrachtgolven worden geproduceerd. De fusie kan echter soms vastlopen of worden verstoord - begrijpen waarom is een van de belangrijkste puzzels in de evolutie van SMBH. Nieuwe kosmologische simulaties met de ROMULUS-code voorspellen dat zelfs na miljarden jaren van evolutie sommige SMBH's zich niet bij de kern voegen, maar in plaats daarvan door de melkweg dwalen.

CfA-astronoom Angelo Ricarte leidde een team van collega's die dergelijke rondzwervende zwarte gaten karakteriseren. Met behulp van de ROMULUS-simulaties ontdekt het team dat in het universum van vandaag (dat wil zeggen, ongeveer 13,7 miljard jaar na de oerknal) zou ongeveer tien procent van de massa in zwarte gaten in zwervers kunnen zitten. Vroeger in het heelal, twee miljard jaar na de oerknal of jonger, deze zwervers lijken zelfs nog belangrijker te zijn en bevatten het grootste deel van de massa in zwarte gaten. Inderdaad, de wetenschappers ontdekken dat in deze vroege tijdperken de zwervers ook het grootste deel van de emissie produceren die afkomstig is van de SMBH-bevolking. In een verwante krant, de astronomen onderzoeken de waarnemingskenmerken van de zwervende SMBH-bevolking.

Het onderzoek is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .