Een niet-gegradueerde student van de Universiteit van Massachusetts, Amherst, heeft belangrijk werk geleverd met betrekking tot de groei van sterren en zwarte gaten, wat een belangrijk inzicht verschaft in hoe ze met elkaar verbonden zijn. Met deze nieuwe informatie kan de James Webb Space Telescope (JWST) efficiënter ontrafelen hoe sterrenstelsels precies werken.

Astronomen weten dat de evolutie van sterrenstelsels wordt aangedreven door twee processen:de groei van superzware zwarte gaten in het centrum van elk sterrenstelsel en de vorming van nieuwe sterren. Hoe deze processen met elkaar samenhangen, is een mysterie gebleven en is een van de vragen die de onlangs gelanceerde James Webb Space Telescope (JWST) zal onderzoeken. Het werk van Meredith Stone, die in mei 2022 afstudeerde aan het astronomieprogramma van UMass Amherst, zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe ze met elkaar in verband staan.

"We weten dat sterrenstelsels hun hele leven lang groeien, botsen en veranderen", zegt Stone, die dit onderzoek voltooide onder leiding van Alexandra Pope, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en senior auteur van een nieuw artikel, onlangs gepubliceerd in The Astrophysical Journal . "En we weten dat de groei van zwarte gaten en stervorming een cruciale rol spelen. We denken dat de twee met elkaar verbonden zijn en dat ze elkaar reguleren, maar tot nu toe was het erg moeilijk om precies te zien hoe."

Een deel van de reden dat het moeilijk was om de interactie tussen zwarte gaten en sterren te bestuderen, is dat we deze interacties niet echt kunnen zien omdat ze plaatsvinden achter enorme wolken van galactisch stof. "Voor sterrenstelsels die actief sterren vormen, kan meer dan 90% van het zichtbare licht worden geabsorbeerd door stof", zegt Pope, "en dit stof absorbeert zichtbaar licht."

Er is echter een oplossing:wanneer het stof zichtbaar licht absorbeert, warmt het op, en hoewel het blote menselijk oog geen warmte kan zien, kunnen infraroodtelescopen dat wel. "We hebben de Spitzer Space Telescope gebruikt", zegt Stone, die dit najaar zal beginnen met haar afstudeerstudie astronomie aan de Universiteit van Arizona, "verzameld tijdens de Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS)-campagne, om te kijken naar de mid- infrarode golflengtebereik van enkele van de helderste sterrenstelsels die relatief dicht bij de aarde staan." In het bijzonder waren Stone en haar co-auteurs op zoek naar specifieke verklikkers die de vingerafdrukken zijn van zwarte gaten en sterren in het midden van formatie.

De moeilijkheid is dat deze vingerafdrukken buitengewoon zwak zijn en bijna niet te onderscheiden van de algemene ruis van het infraroodspectrum. "Wat Meredith deed", zegt Pope, "is om de metingen van deze tracers te kalibreren zodat ze duidelijker zijn."

Toen het team deze duidelijkere waarnemingen eenmaal in de hand had, konden ze zien dat de groei van zwarte gaten en stervorming gelijktijdig plaatsvinden in dezelfde sterrenstelsels en dat ze elkaar lijken te beïnvloeden. Stone was zelfs in staat om de verhouding te berekenen die beschrijft hoe de twee fenomenen met elkaar verbonden zijn.

Dit is niet alleen een opwindende wetenschappelijke prestatie op zich, het werk van Stone kan worden overgenomen door de JWST, met zijn ongekende toegang tot het midden-infraroodspectrumlicht, en gebruikt om veel nauwkeuriger in te zoomen op de resterende vragen. Want hoewel Stone en haar co-auteurs, waaronder UMass Amherst-student astronomie Jed McKinney, hebben gekwantificeerd hoe zwarte gaten en sterren in hetzelfde sterrenstelsel met elkaar verbonden zijn, blijft waarom ze met elkaar verbonden zijn een mysterie. + Verder verkennen

Superzware zwarte gaten in stervende sterrenstelsels gedetecteerd in vroeg heelal