Astronomen hebben een superzwaar zwart gat ontdekt dat uit het centrum van een ver sterrenstelsel is voortgestuwd door wat de ontzagwekkende kracht van zwaartekrachtsgolven zou kunnen zijn.

Hoewel er verschillende andere verdachten zijn geweest, op dezelfde manier opgestarte zwarte gaten elders, niemand is tot nu toe bevestigd. Astronomen denken dat dit object, gedetecteerd door NASA's Hubble-ruimtetelescoop, is een zeer sterke zaak. Met een gewicht van meer dan 1 miljard zonnen, het malafide zwarte gat is het meest massieve zwarte gat dat ooit is gedetecteerd en uit zijn centrale huis is geschopt.

Onderzoekers schatten dat er de equivalente energie nodig was van 100 miljoen supernova's die tegelijkertijd explodeerden om het zwarte gat overboord te gooien. De meest plausibele verklaring voor deze voortstuwende energie is dat het monsterobject een schop kreeg door zwaartekrachtsgolven die werden losgelaten door de samensmelting van twee forse zwarte gaten in het centrum van het gaststelsel.

Voor het eerst voorspeld door Albert Einstein, zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimte die ontstaan ​​wanneer twee massieve objecten botsen. De rimpelingen zijn vergelijkbaar met de concentrische cirkels die ontstaan ​​wanneer een forse steen in een vijver wordt gegooid. Vorig jaar, de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hielp astronomen bewijzen dat zwaartekrachtsgolven bestaan ​​door ze te detecteren die afkomstig zijn van de vereniging van twee stellaire zwarte gaten, die vele malen zwaarder zijn dan de zon.

Hubble's observaties van het eigenzinnige zwarte gat verrasten het onderzoeksteam. "Toen ik dit voor het eerst zag, Ik dacht dat we iets heel eigenaardigs zagen, " zei teamleider Marco Chiaberge van het Space Telescope Science Institute (STScI) en de Johns Hopkins University, in Baltimore, Maryland. "Toen we waarnemingen van Hubble combineerden, het Chandra-röntgenobservatorium, en de Sloan Digital Sky Survey, het wees allemaal op hetzelfde scenario. De hoeveelheid gegevens die we hebben verzameld, van röntgenstraling tot ultraviolet tot nabij-infrarood licht, is zeker groter dan voor een van de andere kandidaat-schurken zwarte gaten."

De krant van Chiaberge verschijnt in het nummer van 30 maart van Astronomie en astrofysica .

Hubble-afbeeldingen genomen in zichtbaar en nabij-infrarood licht leverden de eerste aanwijzing dat de melkweg ongebruikelijk was. De beelden onthulden een heldere quasar, de energetische signatuur van een zwart gat, die ver van de galactische kern wonen. Zwarte gaten kunnen niet direct worden waargenomen, maar ze zijn de energiebron in het hart van quasars - intens, compacte stralen van straling die een heel sterrenstelsel kunnen overtreffen. de quasar, genaamd 3C 186, en zijn gastmelkweg bevindt zich op 8 miljard lichtjaar afstand in een cluster van sterrenstelsels. Het team ontdekte de eigenaardige kenmerken van de melkweg tijdens een Hubble-onderzoek van verre melkwegstelsels die krachtige stralingsexplosies ontketenden in de greep van samensmeltingen van sterrenstelsels.

"Ik verwachtte veel samensmeltende sterrenstelsels te zien, en ik verwachtte rommelige gaststelsels rond de quasars te zien, maar ik verwachtte niet echt een quasar te zien die duidelijk versprongen was van de kern van een regelmatig gevormd sterrenstelsel, " herinnerde Chiaberge zich. "Zwarte gaten bevinden zich in het centrum van sterrenstelsels, dus het is ongebruikelijk om een ​​quasar niet in het midden te zien."

Het team berekende de afstand van het zwarte gat tot de kern door de verdeling van sterlicht in het gastmelkwegstelsel te vergelijken met die van een normaal elliptisch sterrenstelsel van een computermodel. Het zwarte gat had meer dan 35 afgelegd, 000 lichtjaar van het centrum, dat is meer dan de afstand tussen de zon en het centrum van de Melkweg.

Gebaseerd op spectroscopische waarnemingen van Hubble en het Sloan-onderzoek, de onderzoekers schatten de massa van het zwarte gat en maten de snelheid van gas dat in de buurt van het kolossale object was opgesloten. Spectroscopie verdeelt licht in zijn samenstellende kleuren, die kunnen worden gebruikt om snelheden in de ruimte te meten. "Tot onze verbazing we ontdekten dat het gas rond het zwarte gat met 4,7 miljoen mijl per uur wegvloog van het centrum van de melkweg, " zei teamlid Justin Ely van STScI. Deze meting is ook een maat voor de snelheid van het zwarte gat, omdat het gas door de zwaartekracht vastzit aan het monsterobject.

De astronomen berekenden dat het zwarte gat zo snel beweegt dat het in drie minuten van de aarde naar de maan zou reizen. Dat is snel genoeg voor het zwarte gat om binnen 20 miljoen jaar uit de melkweg te ontsnappen en voor altijd door het universum te zwerven.

De Hubble-afbeelding onthulde een interessante aanwijzing die de eigenzinnige locatie van het zwarte gat hielp verklaren. Het gaststelsel heeft vage boogvormige kenmerken die getijdenstaarten worden genoemd, geproduceerd door een zwaartekrachtsleepboot tussen twee botsende sterrenstelsels. Dit bewijs suggereert een mogelijke unie tussen het 3C 186-systeem en een ander sterrenstelsel, elk met centrale, massieve zwarte gaten die uiteindelijk zijn samengesmolten.

Op basis van dit zichtbare bewijs, naast theoretisch werk, de onderzoekers ontwikkelden een scenario om te beschrijven hoe het kolossale zwarte gat uit zijn centrale huis zou kunnen worden verdreven. Volgens hun theorie twee sterrenstelsels versmelten, en hun zwarte gaten nestelen zich in het centrum van het nieuw gevormde elliptische sterrenstelsel. Terwijl de zwarte gaten om elkaar heen dwarrelen, zwaartekrachtgolven worden naar buiten geslingerd als water uit een gazonsproeier. De forse objecten komen in de loop van de tijd dichter bij elkaar terwijl ze zwaartekrachtsenergie uitstralen. Als de twee zwarte gaten niet dezelfde massa en rotatiesnelheid hebben, ze zenden zwaartekrachtsgolven sterker uit in één richting. Wanneer de twee zwarte gaten botsen, ze stoppen met het produceren van zwaartekrachtgolven. Het nieuw samengevoegde zwarte gat deinst vervolgens terug in de tegenovergestelde richting van de sterkste zwaartekrachtsgolven en schiet weg als een raket.

De onderzoekers hebben geluk dat ze deze unieke gebeurtenis hebben vastgelegd, omdat niet elke samensmelting van zwarte gaten onevenwichtige zwaartekrachtsgolven produceert die een zwart gat in de tegenovergestelde richting voortstuwen. "Deze asymmetrie hangt af van eigenschappen zoals de massa en de relatieve oriëntatie van de rotatie-assen van de achterste gaten vóór de fusie, "zei teamlid Colin Norman van STScI en Johns Hopkins University. "Daarom zijn deze objecten zo zeldzaam."

Een alternatieve verklaring voor de offset quasar, hoewel onwaarschijnlijk, stelt voor dat het heldere object zich niet in de melkweg bevindt. In plaats daarvan, de quasar bevindt zich achter de melkweg, maar het Hubble-beeld geeft de illusie dat het zich op dezelfde afstand bevindt als de melkweg. Als dit het geval zou zijn, de onderzoekers hadden op de achtergrond een sterrenstelsel moeten detecteren dat de quasar huisvest.

Als de interpretatie van de onderzoekers correct is, de waarnemingen kunnen sterk bewijs leveren dat superzware zwarte gaten daadwerkelijk kunnen samensmelten. Astronomen hebben bewijs van botsingen tussen zwarte gaten voor zwarte gaten met stellaire massa, maar het proces dat superzware zwarte gaten reguleert is complexer en wordt niet volledig begrepen.

Het team hoopt Hubble opnieuw te gebruiken, in combinatie met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en andere faciliteiten, om de snelheid van het zwarte gat en zijn gasschijf nauwkeuriger te meten, die misschien meer inzicht geven in de aard van dit bizarre object.