In het centrum van de Centaurus-cluster van sterrenstelsels, er is een groot elliptisch sterrenstelsel genaamd NGC 4696. Nog dieper, er is een superzwaar zwart gat begraven in de kern van dit sterrenstelsel.

Nieuwe gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere telescopen hebben details onthuld over dit gigantische zwarte gat. op zo'n 145 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd. Hoewel het zwarte gat zelf onopgemerkt blijft, astronomen leren over de impact die het heeft op de melkweg die het bewoont en de grotere cluster eromheen.

In sommige opzichten, dit zwarte gat lijkt op een kloppend hart dat bloed via de slagaders het lichaam in pompt. Hetzelfde, een zwart gat kan materiaal en energie injecteren in zijn gaststerrenstelsel en daarbuiten.

Door de details van de röntgengegevens van Chandra te onderzoeken, wetenschappers hebben bewijs gevonden voor herhaalde uitbarstingen van energetische deeltjes in jets die worden gegenereerd door het superzware zwarte gat in het centrum van NGC 4696. Deze uitbarstingen creëren enorme holtes in het hete gas dat de ruimte tussen de sterrenstelsels in de cluster vult. De uitbarstingen veroorzaken ook schokgolven, verwant aan sonische knallen geproduceerd door hogesnelheidsvliegtuigen, die tienduizenden lichtjaren door de cluster reizen.

Deze samengestelde afbeelding bevat röntgengegevens van Chandra (rood) die het hete gas in de cluster onthullen, en radiogegevens van de NSF's Karl G. Jansky Very Large Array (blauw) die hoogenergetische deeltjes laat zien die worden geproduceerd door de door zwarte gaten aangedreven jets. Gegevens van zichtbaar licht van de Hubble-ruimtetelescoop (groen) tonen sterrenstelsels in de cluster, evenals sterrenstelsels en sterren buiten de cluster.

Astronomen gebruikten speciale bewerkingen voor de röntgengegevens (hierboven weergegeven) om negen holtes die zichtbaar zijn in het hete gas te benadrukken. Deze holtes zijn gelabeld A tot en met I in een extra afbeelding, en de locatie van het zwarte gat is gemarkeerd met een kruis. De meest recent gevormde holtes bevinden zich het dichtst bij het zwarte gat, in het bijzonder die met het label A en B.

De onderzoekers schatten dat dit zwarte gat barst, of "slagen", komen om de vijf tot tien miljoen jaar voor. Naast de enorm verschillende tijdschalen, deze slagen verschillen ook van typische menselijke hartslagen doordat ze niet met bijzonder regelmatige tussenpozen voorkomen.

Een ander type verwerking van de röntgengegevens (hierboven weergegeven) onthult een reeks gekromde en ongeveer gelijk verdeelde kenmerken in het hete gas. Deze kunnen worden veroorzaakt door geluidsgolven die worden gegenereerd door de herhaalde uitbarstingen van het zwarte gat. In een cluster van sterrenstelsels, het hete gas dat de cluster vult, zorgt ervoor dat geluidsgolven - zij het op frequenties die veel te laag zijn om door het menselijk gehoor te worden waargenomen - zich kunnen voortplanten. (Merk op dat beide afbeeldingen met de gelabelde holtes en deze afbeelding iets met de klok mee zijn gedraaid ten opzichte van de hoofdcomposiet.)

De kenmerken in de Centaurus-cluster zijn vergelijkbaar met de rimpelingen in de Perseus-cluster van sterrenstelsels. De toonhoogte van het geluid in Centaurus is extreem diep, Dit komt overeen met een dissonant geluid dat ongeveer 56 octaven lager is dan de noten in de buurt van de middelste C. Dit komt overeen met een iets hogere (ongeveer één octaaf) toonhoogte dan het geluid in Perseus. Alternatieve verklaringen voor deze gebogen kenmerken zijn onder meer de effecten van turbulentie of magnetische velden.

De uitbarstingen van het zwarte gat lijken ook gas te hebben opgetild dat is verrijkt met elementen die zijn gegenereerd bij supernova-explosies. De auteurs van de studie van het Centaurus-cluster hebben een kaart gemaakt die de dichtheid weergeeft van elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. De helderdere kleuren op de kaart tonen regio's met de hoogste dichtheid aan zware elementen en de donkere kleuren tonen regio's met een lagere dichtheid aan zware elementen. Daarom, regio's met de hoogste dichtheid aan zware elementen bevinden zich rechts van het zwarte gat. Een lagere dichtheid van zware elementen in de buurt van het zwarte gat komt overeen met het idee dat verrijkt gas uit het centrum van de cluster is getild door barstende activiteit die verband houdt met het zwarte gat. De energie die door het zwarte gat wordt geproduceerd, kan ook voorkomen dat het enorme reservoir met heet gas afkoelt. Dit heeft de vorming van grote aantallen sterren in het gas voorkomen.

Een paper waarin deze resultaten worden beschreven, werd gepubliceerd in het nummer van 21 maart 2016 van de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society en is online beschikbaar. De eerste auteur is Jeremy Sanders van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Duitsland.