Een team van astrofysici onder leiding van de Columbia University heeft een tiental zwarte gaten ontdekt die zich rond Sagittarius A* (Sgr A*) hebben verzameld, het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. De bevinding is de eerste die een decennia-oude voorspelling ondersteunt, het openen van talloze mogelijkheden om het universum beter te begrijpen.

"Alles wat je ooit zou willen leren over de manier waarop grote zwarte gaten omgaan met kleine zwarte gaten, je kunt leren door deze verdeling te bestuderen, " zei Columbia-astrofysicus Chuck Hailey, co-directeur van het Columbia Astrophysics Lab en hoofdauteur van het onderzoek. "De Melkweg is echt het enige sterrenstelsel dat we hebben waar we kunnen bestuderen hoe superzware zwarte gaten interageren met kleintjes, omdat we hun interacties in andere sterrenstelsels eenvoudigweg niet kunnen zien. In zekere zin, dit is het enige laboratorium dat we hebben om dit fenomeen te bestuderen."

De studie verschijnt in het nummer van 5 april van: Natuur .

Al meer dan twee decennia, onderzoekers hebben tevergeefs gezocht naar bewijs om een ​​theorie te ondersteunen dat duizenden zwarte gaten superzware zwarte gaten (SMBH's) omringen in het centrum van grote sterrenstelsels.

"Er zijn slechts ongeveer vijf dozijn bekende zwarte gaten in het hele melkwegstelsel - 100, 000 lichtjaar breed - en er zouden er 10 zijn, 000 tot 20, 000 van deze dingen in een gebied van slechts zes lichtjaar breed dat niemand heeft kunnen vinden, "Haley zei, eraan toevoegend dat uitgebreide vruchteloze zoektochten zijn gedaan naar zwarte gaten rond Sgr A*, de SMBH die het dichtst bij de aarde ligt en daarom het gemakkelijkst te bestuderen is. "Er is niet veel geloofwaardig bewijs."

Hij legde uit dat Sgr A* wordt omgeven door een halo van gas en stof die de perfecte voedingsbodem vormt voor de geboorte van massieve sterren, die leven, sterven en daar in zwarte gaten kunnen veranderen. Aanvullend, Van zwarte gaten van buiten de halo wordt aangenomen dat ze onder invloed van de SMBH vallen omdat ze hun energie verliezen, waardoor ze in de buurt van de SMBH worden getrokken, waar ze door zijn kracht gevangen worden gehouden.

Hoewel de meeste ingesloten zwarte gaten geïsoleerd blijven, sommigen vangen en binden zich aan een passerende ster, het vormen van een stellaire binaire. Onderzoekers geloven dat er een grote concentratie van deze geïsoleerde en gepaarde zwarte gaten is in het Galactische Centrum, vormt een dichtheidsknobbel die drukker wordt naarmate de afstand tot de SMBH kleiner wordt.

Vroeger, mislukte pogingen om bewijs te vinden voor zo'n cusp waren gericht op het zoeken naar de heldere uitbarsting van röntgengloed die soms voorkomt in dubbelsterren van zwarte gaten

"Het is een voor de hand liggende manier om naar zwarte gaten te willen zoeken, "Haley zei, "maar het Galactische Centrum is zo ver weg van de aarde dat die uitbarstingen alleen sterk en helder genoeg zijn om ongeveer eens in de 100 tot 1 te zien. 000 jaar." Om vervolgens zwart gat binaries te detecteren, Hailey en zijn collega's realiseerden zich dat ze op zoek moesten naar de zwakkeren, maar stabielere röntgenstralen die worden uitgezonden wanneer de binaire bestanden in een inactieve toestand zijn.

"Het zou zo gemakkelijk zijn als dubbelsterren van zwarte gaten routinematig grote uitbarstingen zouden afgeven zoals dubbelsterren van neutronensterren, maar dat doen ze niet, dus moesten we een andere manier bedenken om ze te zoeken, "Zei Hailey. "Geïsoleerd, niet-gekoppelde zwarte gaten zijn gewoon zwart - ze doen niets. Dus zoeken naar geïsoleerde zwarte gaten is ook geen slimme manier om ze te vinden. Maar als zwarte gaten paren met een ster met een lage massa, het huwelijk zendt röntgenstralen uit die zwakker zijn, maar consistent en detecteerbaar. Als we zwarte gaten zouden kunnen vinden die gekoppeld zijn aan sterren met een lage massa en we weten welk deel van de zwarte gaten zal paren met sterren met een lage massa, we zouden de populatie van geïsoleerde zwarte gaten daar wetenschappelijk kunnen afleiden."

Hailey en collega's wendden zich tot archiefgegevens van het Chandra X-ray Observatory om hun techniek te testen. Ze zochten naar röntgensignaturen van zwart gat-lage massa dubbelsterren in hun inactieve staat en konden er 12 vinden binnen drie lichtjaar, van Sgr A*. De onderzoekers analyseerden vervolgens de eigenschappen en ruimtelijke verdeling van de geïdentificeerde binaire systemen en extrapoleerden uit hun waarnemingen dat er ergens tussen de 300 en 500 zwarte gaten met een lage massa en ongeveer 10, 000 geïsoleerde zwarte gaten in de omgeving van Sgr A*.

"Deze bevinding bevestigt een belangrijke theorie en de implicaties zijn talrijk, "Zei Hailey. "Het zal het onderzoek naar zwaartekrachtgolven aanzienlijk bevorderen, omdat het kennen van het aantal zwarte gaten in het centrum van een typisch melkwegstelsel kan helpen om beter te voorspellen hoeveel zwaartekrachtsgolfgebeurtenissen ermee in verband kunnen worden gebracht. Alle informatie die astrofysici nodig hebben, bevindt zich in het centrum van de melkweg."

Hailey's co-auteurs op het papier zijn:Kaya Mori, Michael E. Berkowitz, en Benjamin J. Hord, heel Columbia University; Franz E. Bauer, van het Instituto de Astrofísica, Faculteit der Fisica, Pontificia, Universidad Católica de Chile, Millennium Instituut voor Astrofysica, Vicuna Mackenna, en het Space Science Institute; en Jaesub Hong, van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.