De onderzoekers Juan A. Fernández-Ontiveros, van het Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Rome en Teo Muñoz-Darias, van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), hebben een artikel geschreven waarin ze de verschillende toestanden van activiteit van een grote steekproef van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels beschrijven. Ze hebben ze geclassificeerd op basis van het gedrag van hun naaste "relaties", de stellaire zwarte gaten in röntgendubbelsterren. Het artikel is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Zwarte gaten variëren in massa van objecten die slechts een paar keer de massa van de zon hebben tot objecten met duizenden miljoenen zonsmassa's. Het is al tientallen jaren onderwerp van onderzoek om hun activiteitencycli vanuit een mondiaal perspectief te begrijpen. Die met stellaire massa worden gevonden in binaire systemen samen met een begeleidende ster waaruit ze het gas opzuigen dat ze nodig hebben om hun activiteit in stand te houden, terwijl de superzware variant wordt aangetroffen in de centra van de meeste sterrenstelsels en zich voeden met het gas, stof, en sterren die in de zwaartekrachtbron van de galactische kern vallen.

Stellaire zwarte gaten evolueren snel. Hun activiteitscycli duren meestal enkele maanden of jaren, waarbij ze door verschillende staten gaan, of fasen. Deze worden gekenmerkt door veranderingen in de eigenschappen van hun accretieschijven (waar het hete gas zich ophoopt voordat het in het zwarte gat valt), hun winden, en de materiaalstralen die ze produceren. Er zijn twee hoofdstaten, de eerste gedomineerd door de accretieschijf, en de tweede door de jet. De 'zachte' toestand wordt opgemerkt door de thermische emissie door het plasma van de schijf, terwijl de straal wordt waargenomen in de 'harde' toestand, als de schijf afkoelt, en de emissie op radiogolflengten wordt zeer intens.

Omdat ze veel massiever zijn, de superzware zwarte gaten evolueren veel langzamer dan hun stellaire massa-equivalenten. Dus, om de aanwezigheid van toestanden en voorbijgaande verschijnselen hierin aan te tonen, zou inhouden dat ze miljoenen jaren worden geobserveerd, omdat de veranderingen tijdens een mensenleven te klein zouden zijn om te meten. In aanvulling, de kernen van sterrenstelsels zijn gebieden met dichte populaties van sterren, en de absorptie van licht door waterstof- en stofmaskers en verbergt de straling van de accretieschijf rond het centrale zwarte gat.

In deze studie hebben Fernández-Ontiveros en Muñoz-Darias een steekproef van 167 actieve sterrenstelsels gebruikt om de mogelijke accretietoestanden van superzware zwarte gaten met goede statistieken te kunnen identificeren. De emissie van de accretieschijf kan niet direct worden gedetecteerd, maar het gas in het centrale gebied absorbeert en verwerkt de straling in de vorm van spectraallijnen. Gebruik makend van de lijnen van zuurstof en neon, die worden waargenomen in het midden-infrarood, het is mogelijk om de aanwezigheid van de schijf in deze objecten te testen. "De studie toont de aanwezigheid aan van accretietoestanden in superzware zwarte gaten, met eigenschappen die sterk lijken op die we kennen van zwarte gaten met stellaire massa, waar de systemen in de 'zachte' toestand een heldere schijf herbergen, en degenen in de 'harde' toestand vertonen intense radio-emissie terwijl de schijf erg zwak is", legt Juan A. Fernández-Ontiveros uit, een INAF-onderzoeker die is opgeleid aan de IAC.

"Dit werk opent een nieuw venster om het gedrag van materiaal (gas) te begrijpen wanneer het in zwarte gaten met een breed scala aan massa's valt, en helpt een nauwkeuriger begrip te krijgen van de activiteitscycli van de superzware zwarte gaten die zich in de centra van de meeste sterrenstelsels bevinden", voegt Teo Muñoz-Darias toe, een onderzoeker bij het IAC.

De figuur illustreert hoe de populatie van actieve Seyfert-1 sterrenstelsels typisch wordt gedomineerd door de emissie van de accretieschijf ('zachte' toestand), terwijl de populatie van LINER's veel minder lichtgevend is en wordt gedomineerd door jets ('harde' toestand), die intens in radiogolven uitzenden. De Seyfert-2 sterrenstelsels, anderzijds, vertonen geen homogeen gedrag en hoewel een goed deel zich op dezelfde manier gedraagt ​​als de Seyfert-1, een grote groep van hen bevindt zich in tussenliggende staten. Deze laatste worden ook korte tijd waargenomen in stellaire zwarte gaten.