Een superzwaar zwart gat in een klein sterrenstelsel daagt de ideeën van wetenschappers uit over wat er gebeurt als twee sterrenstelsels één worden.

Was 49 is de naam van een systeem dat bestaat uit een groot schijfstelsel, aangeduid als Was 49a, fuseren met een veel kleiner "dwerg" sterrenstelsel genaamd Was 49b. Het dwergstelsel draait binnen de schijf van het grotere sterrenstelsel, ongeveer 26, 000 lichtjaar van het centrum. Dankzij NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) missie, wetenschappers hebben ontdekt dat het dwergstelsel zo helder is in hoogenergetische röntgenstralen, het moet een superzwaar zwart gat herbergen dat veel groter en krachtiger is dan verwacht.

"Dit is een volledig uniek systeem en is in strijd met wat we begrijpen van melkwegfusies, " zei Nathan Secret, hoofdauteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker aan het U.S. Naval Research Laboratory in Washington.

Gegevens van NuSTAR en de Sloan Digital Sky Survey suggereren dat de massa van het zwarte gat van het dwergstelsel enorm is, vergeleken met sterrenstelsels van vergelijkbare grootte, op meer dan 2 procent van de eigen massa van de melkweg.

"We dachten niet dat dwergstelsels superzware zwarte gaten bevatten die zo groot zijn, "Secrest zei. "Dit zwarte gat zou honderden keren massiever kunnen zijn dan wat we zouden verwachten voor een sterrenstelsel van deze grootte, afhankelijk van hoe de melkweg evolueerde in relatie tot andere melkwegstelsels."

Het zwarte gat van het dwergstelsel is de motor van een actieve galactische kern (AGN), een kosmisch fenomeen waarbij extreem hoogenergetische straling vrijkomt terwijl een zwart gat gas en stof verslindt. Deze specifieke AGN lijkt te zijn bedekt door een donutvormige structuur gemaakt van gas en stof. NASA's Chandra- en Swift-missies werden gebruikt om de röntgenstraling verder te karakteriseren.

Normaal gesproken, wanneer twee sterrenstelsels beginnen samen te smelten, het centrale zwarte gat van het grotere sterrenstelsel wordt actief, vraatzuchtig opslokkend gas en stof, en het uitspugen van hoogenergetische röntgenstralen als materie wordt omgezet in energie. Dat is omdat, als sterrenstelsels elkaar naderen, hun zwaartekrachtinteracties creëren een koppel dat gas naar het centrale zwarte gat van de grotere melkweg leidt. Maar in dit geval, het kleinere sterrenstelsel herbergt een meer lichtgevende AGN met een actiever superzwaar zwart gat, en het centrale zwarte gat van het grotere sterrenstelsel is relatief stil.

Een optisch beeld van het Was 49-systeem, samengesteld met behulp van waarnemingen van de Discovery Channel Telescope in Happy Jack, Arizona, gebruikt dezelfde kleurfilters als de Sloan Digital Sky Survey. Aangezien Was 49 zo ver weg is, deze kleuren zijn geoptimaliseerd om de emissie van sterk geïoniseerd gas te scheiden, zoals het roze gekleurde gebied rond het voedende superzware zwarte gat, van normaal sterrenlicht, groen weergegeven. Hierdoor konden astronomen nauwkeuriger de grootte bepalen van het dwergstelsel dat het superzware zwarte gat herbergt.

De roze-gekleurde emissie valt op in een nieuwe afbeelding vanwege de intense ioniserende straling die uitgaat van het krachtige AGN. Begraven in dit gebied van intense ionisatie is een vage verzameling sterren, verondersteld deel uit te maken van de melkweg rond het enorme zwarte gat. Deze opvallende kenmerken bevinden zich aan de rand van het veel grotere spiraalstelsel Was 49a, die op de afbeelding groenachtig lijkt vanwege de afstand tot de melkweg en de gebruikte optische filters.

Wetenschappers proberen nog steeds te achterhalen waarom het superzware zwarte gat van het dwergstelsel Was 49b zo groot is. Het was misschien al groot voordat de fusie begon, of het kan tijdens de zeer vroege fase van de fusie zijn gegroeid.

"Deze studie is belangrijk omdat het nieuw inzicht kan geven in hoe superzware zwarte gaten zich vormen en groeien in dergelijke systemen, "Secrest zei. "Door systemen als deze te onderzoeken, we kunnen aanwijzingen vinden over hoe het superzware zwarte gat van ons eigen melkwegstelsel is gevormd."

In een paar honderd miljoen jaar, de zwarte gaten van de grote en kleine sterrenstelsels zullen samensmelten tot één enorm beest.