Het is gemakkelijk om je een zwart gat voor te stellen als een soort almachtige kosmische afvoer, een zinkgat van supersterke zwaartekracht dat voorbijgaande nevels of sterren hakt en opslokt. Hoewel het waar is dat we materie niet kunnen waarnemen zodra het de waarnemingshorizon van een zwart gat passeert, wetenschappers kijken naar wat er in de marge gebeurt, waar moleculaire wolken enorme hoeveelheden energie afgeven terwijl ze door het riool cirkelen.

EU-wetenschappers onderzoeken precies wat er gebeurt met gas dat wordt weggegooid door de woeste snelheid van een zwart gat, en hoe dit de stervorming in sterrenstelsels zoals het onze kan beïnvloeden, en zelfs de interstellaire ruimte.

astronoom dr. Bjorn Emonts, van het National Radio Astronomy Observatory in de VS, heeft in het kader van het door de EU gefinancierde BLACK HOLES AND JWST-project enkele van 's werelds grootste radiotelescopen gebruikt om te onderzoeken wat er met dergelijke gasstralen gebeurt.

"We wilden zien hoe zwarte gaten de evolutie van sterrenstelsels als geheel kunnen beïnvloeden, " hij zei.

Met behulp van geavanceerde radiotelescopen in de Atacama-woestijn in het noorden van Chili, gelegen op 5 000 meter boven zeeniveau, Dr. Emonts kan de karakteristieke spectrale handtekeningen van gasmoleculen detecteren wanneer ze door het zwarte gat naar buiten worden gedreven.

"Als je een roterend zwart gat hebt met een accretieschijf (deeltjes die rond het zwarte gat draaien), het kan eigenlijk als een soort dynamo werken. Het kan magnetische velden aan weerszijden van de accretieschijf activeren en deze magnetische velden kunnen geladen deeltjes vangen, " hij zei.

"Wat je krijgt zijn twee jets... die zich echt heel ver van het zwarte gat kunnen voortplanten - ze kunnen de hele melkweg doorkruisen en zelfs de omgeving beïnvloeden."

Bijna elk sterrenstelsel heeft waarschijnlijk een roterend superzwaar zwart gat in het centrum. Dr. Emonts ontdekte dat de Dragonfly Galaxy, een oud systeem uit het vroege heelal dat bestaat uit samensmeltende sterrenstelsels, had tornado-achtige deeltjes deeltjes die uit zijn zwarte gat kwamen die, in feite, kick-start zijn stervorming.

"We hebben gezien dat de hoeveelheid gas die wordt verplaatst even snel is als de sterren die worden gevormd, ' zei dokter Emonts.

Door radiogolven te scannen om koolmonoxide in een ander sterrenstelsel te detecteren, de Spinnenweb Galaxy, hij was ook in staat om aan te tonen dat moleculair gas kan bestaan ​​en sterren kan vormen buiten sterrenstelsels, en dat deeltjesstralen het proces zelfs kunnen helpen door afkoeling teweeg te brengen.

Dr. Emonts hoopt dat deze bevindingen de basis zullen leggen voor het gebruik van de volgende generatie ruimtetelescoop, de James Webb-telescoop, die moleculair gas in de buurt van zwarte gaten in ongekend detail kan zien. Dit zal leiden tot een nog dieper begrip van de belangrijke rol die zwarte gaten spelen in de evolutie van sterrenstelsels.

Röntgenbotsingen

Een andere manier om energie te detecteren die wordt afgegeven door accretieschijven van zwarte gaten, is via het röntgenspectrum. Dokter Gabriele Ponti, die het door de EU gefinancierde HIGH-Z &MULTI-λ-project leidde aan het Max Planck Instituut in Duitsland, zei:"De meeste emissies van materiaal dat in de zwarte gaten valt, is in röntgenstralen."

Zijn doel was om te zoeken naar bewijs dat röntgenuitbarstingen worden veroorzaakt wanneer gaswolken over superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels gaan.

Voor de eerste keer ooit was hij in staat een röntgenuitbarsting waar te nemen terwijl gaswolken in het zwarte gat in het centrum van onze melkweg werden gezogen, genaamd Boogschutter A*. Hoe dan ook, het is nog te vroeg om met zekerheid te zeggen of dat de enige reden is voor toegenomen röntgenfoto's.

"De röntgenstralen zijn erg helder. Als je een kernreactie neemt, je hebt maar een klein deel van de energie van de materie die vrijkomt - aanwas van zwarte gaten is vele malen efficiënter, ' zei dokter Ponti.

Betere waarnemingen van emissies van accretieschijven voor zwarte gaten kunnen ook leiden tot een beter begrip van de grootte van zwarte gaten, en hoe ze precies helpen om stervorming te zaaien.

"We hebben een steekproef van nabijgelegen superzware zwarte gaten waargenomen en hun variabiliteit gemeten, en we zagen dat het extreem goed gecorreleerd is met de massa van het zwarte gat, ' zei dokter Ponti.

Die correlatie kan worden gebruikt om de afstand te bepalen, omdat ze de intensiteit van emissies kunnen correleren met de massa en afstand van het object.

stervorming

"Als de aarde zo groot was als de melkweg, een zwart gat zou maar zo groot zijn als je vingernagel. Toch kan dat object de fysica beïnvloeden van iets ter grootte van de aarde, ' zei dokter Ponti.

Om de deeltjeswind die van superzware zwarte gaten afkomt beter te begrijpen, Dr. Ponti keek naar stellaire zwarte gaten, miljoenen keren kleiner dan die in galactische kernen, en beter beheersbaar.

Het verrassende dat ze opmerkten, was dat ze de wind slechts af en toe zagen, afhankelijk van de oriëntatie van de accretieschijf naar de aarde. Dat betekende dat zulke winden in hetzelfde vlak als de schijf wegstroomden.

"Als de accretieschijf op zijn kop ligt, onze gezichtslijn kruist niet door de wind en dus nemen we het niet waar door absorptie, ' zei dokter Ponti.

Zulke deeltjeswinden, met gas dat sterren kan vormen, zijn waarschijnlijk een kenmerk van de meeste zwarte gaten, en sommige studies hebben gespeculeerd dat ze zelfs meer materiaal kunnen afstoten dan sommige zwarte gaten absorberen. Dit draagt ​​bij aan het groeiende bewijs dat zwarte gaten niet alleen een intergalactische destructieve kracht zijn, maar eerder een hoofdrolspeler in de vorming van sterrenstelsels.