Alle bekende zwarte gaten vallen in twee categorieën:kleine, stellaire zwarte gaten met een gewicht van een paar zonnen, en superzware zwarte gaten met een gewicht van miljoenen of miljarden zonnen. Astronomen verwachten dat zwarte gaten met een gemiddelde massa van 100 - 10, 000 zonnen bestaan ​​ook, maar tot nu toe is er geen sluitend bewijs van dergelijke middengewichten gevonden. Vandaag, astronomen kondigen nieuw bewijs aan dat een middelzwaar zwart gat (IMBH) met een gewicht van 2, 200 Suns verbergt zich in het centrum van de bolvormige sterrenhoop 47 Tucanae.

"We willen zwarte gaten met gemiddelde massa vinden omdat ze de ontbrekende schakel zijn tussen stellaire en superzware zwarte gaten. Het kunnen de oerzaden zijn die uitgroeiden tot de monsters die we tegenwoordig in de centra van sterrenstelsels zien, ", zegt hoofdauteur Bulent Kiziltan van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Dit werk verschijnt in de 9 februari 2017, uitgave van het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Natuur .

47 Tucanae is een 12 miljard jaar oude sterrenhoop op 13, 000 lichtjaar van de aarde in het zuidelijke sterrenbeeld Tucana de Toekan. Het bevat duizenden sterren in een bal met een diameter van slechts ongeveer 120 lichtjaar. Het bevat ook ongeveer twee dozijn pulsars die belangrijke doelen waren van dit onderzoek.

47 Tucanae is eerder zonder succes onderzocht op een centraal zwart gat. In de meeste gevallen, een zwart gat wordt gevonden door te zoeken naar röntgenstralen die afkomstig zijn van een hete schijf van materiaal die eromheen wervelt. Deze methode werkt alleen als het zwarte gat zich actief voedt met nabijgelegen gas. Het centrum van 47 Tucanae is gasvrij, effectief elk zwart gat dat daar op de loer ligt, uithongeren.

Het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg verraadt ook zijn aanwezigheid door zijn invloed op nabije sterren. Jarenlange infraroodwaarnemingen hebben aangetoond dat een handvol sterren in ons galactische centrum met een sterke aantrekkingskracht om een ​​onzichtbaar object zwiepen. Maar het drukke centrum van 47 Tucanae maakt het onmogelijk om de bewegingen van individuele sterren te bekijken.

Het nieuwe onderzoek is gebaseerd op twee bewijslijnen. De eerste is de algemene beweging van sterren door de hele cluster. De omgeving van een bolvormige cluster is zo dicht dat zwaardere sterren de neiging hebben om naar het centrum van de cluster te zinken. Een IMBH in het centrum van de cluster werkt als een kosmische "lepel" en roert de pot, waardoor die sterren naar hogere snelheden en grotere afstanden slingeren. Dit geeft een subtiel signaal af dat astronomen kunnen meten.

Door gebruik te maken van computersimulaties van stellaire bewegingen en afstanden, en ze te vergelijken met waarnemingen in zichtbaar licht, het team vindt bewijs voor dit soort zwaartekrachtsbewegingen.

De tweede bewijslijn komt van pulsars, compacte overblijfselen van dode sterren waarvan de radiosignalen gemakkelijk te detecteren zijn. Deze objecten worden ook rondgeslingerd door de zwaartekracht van de centrale IMBH, waardoor ze op grotere afstanden van het centrum van de cluster worden gevonden dan zou worden verwacht als er geen zwart gat zou bestaan.

gecombineerd, dit bewijs suggereert de aanwezigheid van een IMBH van ongeveer 2, 200 zonsmassa's binnen 47 Tucanae.

Omdat dit zwarte gat zo lang aan detectie is ontsnapt, vergelijkbare IMBH's kunnen zich verbergen in andere bolvormige clusters. Om ze te lokaliseren, zijn vergelijkbare gegevens nodig over de posities en bewegingen van zowel de sterren als eventuele pulsars in de clusters.