Universities Space Research Association (USRA) heeft vandaag aangekondigd dat wetenschappers van NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) een vreemd zwart gat hebben gevonden dat zijn galactische omgeving verandert op een manier die gewoonlijk wordt geassocieerd met pasgeboren sterren.

Astronomen bestuderen hoe sterren zich vormen in zeer verre sterrenstelsels door te zoeken naar handtekeningen van gas dat wordt verwarmd door de sterren die geïoniseerde koolstof worden genoemd. Maar SOFIA ontdekte dat ook actieve zwarte gaten dit gas kunnen verhitten. Deze resultaten zijn in tegenspraak met het lang gekoesterde begrip dat de energie die geïoniseerde koolstof in verre sterrenstelsels creëert, alleen afkomstig is van stervorming. Deze ontdekking dwingt wetenschappers om het effect dat zwarte gaten hebben op sterrenstelsels en de sterren erin opnieuw te evalueren.

Zwarte gaten zijn inherent vreemd, met zwaartekrachten zo sterk dat niets, niet eens licht, kan ontsnappen. Omdat actieve zwarte gaten gas en stof verbruiken, een deel van dat materiaal wordt in plaats daarvan naar buiten gelanceerd als stralen van hoogenergetische deeltjes en straling. Gewoonlijk staan ​​deze jets loodrecht op het gaststelsel, maar NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, vond er een die rechtstreeks in zijn melkweg schiet.

Die jet verwarmt gas rond het centrum van de melkweg op een manier die kenmerkend is voor de geboorte van sterren. Dit zet wetenschappers ertoe aan hun ideeën over een belangrijk gas dat verband houdt met babysterren opnieuw te evalueren, en over hoe zwarte gaten hun gastheerstelsels in het algemeen beïnvloeden.

"De jetoriëntatie van het zwarte gat is zo eigenaardig, " zei Irina Smirnova-Pinchukova, wetenschapper aan het Max Plank Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland. "Het transformeert de omgeving op dezelfde manier als pasgeboren sterren, maar sterren alleen kunnen niet veroorzaken wat we hebben waargenomen."

Sterren worden diep in hemelwolken van stof en gas geboren, een proces dat voor ons zicht verborgen is in zichtbaar licht. Maar infrarood licht, die onze ogen niet kunnen zien, deze wolken kunnen doordringen. SOFIA, bijvoorbeeld, gebruikt infrarood licht om te bestuderen hoe sterren worden geboren. Maar zelfs met krachtige telescopen, astronomen kunnen geen details zien zoals pasgeboren sterren in extreem verre sterrenstelsels. In plaats daarvan, ze jagen op handtekeningen van gas dat wordt verwarmd door pasgeboren sterren, geïoniseerde koolstof genoemd. Omdat geïoniseerde koolstof zo vaak wordt aangetroffen in verband met pasgeboren sterren, wetenschappers gaan er vaak van uit dat er stervorming plaatsvindt wanneer ze het gas in verre sterrenstelsels vinden.

Maar toen wetenschappers op SOFIA vijf nabije sterrenstelsels met actieve zwarte gaten bestudeerden, ze ontdekten dat degene met de laagste stergeboorte de meest geïoniseerde koolstof bevatte. In feite, er was 10 keer meer dan in andere sterrenstelsels van vergelijkbare grootte en samenstelling. Maar het geboortecijfer van sterren is zo laag dat het slechts 25% van het gas kan produceren dat ze hebben gedetecteerd. Met andere woorden, pasgeboren sterren alleen konden de overvloed aan geïoniseerde koolstof niet verklaren. Er moet een andere verklaring zijn voor deze belangrijke chemische handtekening.

Het team gebruikte SOFIA's instrument genaamd de Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer, of FIFI-LS, om de melkweg nauwkeurig te onderzoeken, HE 1353-1917. USRA's Randolph Kline ondersteunde de observatievoorbereiding en uitvoering, het assisteren van de wetenschappers die ontdekten dat de jet van het zwarte gat straling rechtstreeks in de melkweg schiet, in plaats van in de ruimte eromheen. Het grootste deel van de geïoniseerde koolstof is geconcentreerd in de buurt van het actieve zwarte gat van de melkweg, wat aangeeft dat de mysterieuze bron van het gas de intense straling is die de jet van het zwarte gat genereert.

Dit is in tegenspraak met de lang gekoesterde veronderstelling dat geïoniseerde koolstof in de eerste plaats een handtekening is van pasgeboren sterren. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Astronomie en astrofysica .

"Zonder talrijke waarnemingen van nabije sterrenstelsels, we vinden misschien niet zulke uitzonderlijke gevallen waarin een zwart gat een bron is van geïoniseerde koolstof, " zei Smirnova-Pinchukova. "Dit gas is een van de belangrijkste instrumenten die we hebben voor het bestuderen van extreem verre sterrenstelsels die niet in detail kunnen worden gezien."

Informatie van nabije sterrenstelsels, zoals hoe zwarte gaten geïoniseerde koolstof kunnen creëren en de daaropvolgende evolutie van een melkwegstelsel kunnen beïnvloeden, zijn cruciaal voor het begrijpen van de gegevens van andere observatoria, waaronder de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, of ALMA-observatorium, in Chili. Radiotelescopen zoals ALMA bestuderen enkele van de meest afgelegen en zwakke sterrenstelsels, die vaak zo ver weg zijn dat zelfs krachtige telescopen ze alleen als een lichtpuntje kunnen detecteren. Dat licht zit vol informatie, maar details over nabije sterrenstelsels verzameld door SOFIA zijn nodig om gegevens uit de meest afgelegen gebieden van het heelal te interpreteren. Nu weten wetenschappers dat hoge niveaus van geïoniseerde koolstof in een ver sterrenstelsel niet alleen erop kunnen wijzen dat er veel sterren worden geboren, maar ook dat de jet van een zwart gat verantwoordelijk kan zijn voor dezelfde soorten chemische handtekeningen.