Wetenschap
Astronomen observeren de heroriëntatie van jets in zwarte gaten van Death Star
Enorme zwarte gaten schieten krachtige deeltjesdeeltjes de ruimte in – en veranderen vervolgens hun doel om op nieuwe doelen te schieten. Deze ontdekking, gedaan met behulp van NASA’s Chandra X-ray Observatory en de Very Long Baseline Array (VLBA) van de National Science Foundation (NSF) National Radio Astronomical Observatory (NRAO), laat zien wat voor wijdverspreide impact zwarte gaten kunnen hebben op hun omringende sterrenstelsels en verder.
Een team van astronomen heeft gekeken naar 16 superzware zwarte gaten in sterrenstelsels omgeven door heet gas dat door Chandra in röntgenstraling werd gedetecteerd. Het artikel is gepubliceerd in The Astrophysical Journal .
Met behulp van radiogegevens van de VLBA bestudeerden ze de richtingen van bundels (ook wel jets genoemd) van deeltjes die op enkele lichtjaren afstand van de zwarte gaten werden afgevuurd. Dit geeft de wetenschappers een beeld van waar elke straal momenteel op gericht is, gezien vanaf de aarde. Elk zwart gat vuurt twee stralen in tegengestelde richtingen af.
Het team gebruikte vervolgens gegevens van Chandra om paren holtes, of bellen, in het hete gas te bestuderen die in het verleden ontstonden doordat de stralen gas naar buiten duwden. De locaties van grote buitenste holtes geven de richting aan waarin deze stralen miljoenen jaren eerder wezen. De onderzoekers vergeleken vervolgens de richtingen van de radiostralen met de richtingen van de paren holtes.
"We ontdekten dat ongeveer een derde van de stralen nu in compleet andere richtingen wijst dan voorheen", zegt Francesco Ubertosi van de Universiteit van Bologna in Italië, die het onderzoek leidde. "Deze zwarte gaten van Death Star draaien rond en wijzen naar nieuwe doelen, zoals het fictieve ruimtestation in Star Wars."
De röntgen- en radiogegevens geven aan dat de bundels in sommige gevallen over bijna 90 graden van richting kunnen veranderen, en over tijdschalen tussen een miljoen jaar en enkele tientallen miljoenen jaren.
‘Rekening houdend met het feit dat deze zwarte gaten waarschijnlijk meer dan 10 miljard jaar oud zijn’, zegt co-auteur Gerrit Schellenberger van het Center for Astrophysics, Harvard &Smithsonian (CfA). "Wij beschouwen een grote richtingsverandering over een paar miljoen jaar als snel. Het veranderen van de richting van de gigantische zwarte gaten in ongeveer een miljoen jaar is analoog aan het veranderen van de richting van een nieuw slagschip in een paar minuten."
Wetenschappers denken dat de stralen van zwarte gaten en de holtes die ze uithakken een belangrijke rol spelen in het aantal sterren dat in hun sterrenstelsels ontstaat. De stralen pompen energie in het hete gas in en rond het sterrenstelsel, waardoor wordt voorkomen dat het voldoende afkoelt om enorme aantallen nieuwe sterren te vormen. Als de bundels in grote mate van richting veranderen, kunnen ze de stervorming in veel grotere delen van de Melkweg tegengaan.
“Deze sterrenstelsels staan te ver weg om te zeggen of de stralen van de zwarte gaten van Death Star sterren en hun planeten beschadigen, maar we zijn ervan overtuigd dat ze überhaupt de vorming van veel sterren en planeten verhinderen”, zegt co-auteur Ewan O’. Sullivan, ook van CfA.
Een van de grootste open vragen is hoe deze zwart-gatbundels zo draaien. Er wordt aangenomen dat de richting van de bundels van elk van deze gigantische zwarte gaten, die waarschijnlijk ronddraaien, in één lijn ligt met de rotatie-as van het zwarte gat, wat betekent dat de bundels langs een lijn wijzen die de polen verbindt.
Een belangrijke energiebron voor deze bundels is waarschijnlijk materie in een schijf die rond het zwarte gat draait en naar binnen valt. Aangenomen wordt dat dit proces de stralen dwingt loodrecht op de schijf te staan. Als materiaal onder een andere hoek naar het zwarte gat valt, die niet evenwijdig is aan de schijf, kan dit de richting van de rotatieas van het zwarte gat beïnvloeden.
‘Het is mogelijk dat materiaal dat snel en lang genoeg onder een andere hoek naar de zwarte gaten valt, hun rotatie-assen in een andere richting sleept’, zegt co-auteur Jan Vrtilek, ook van CfA, ‘waardoor de bundels in een andere richting wijzen. ."
Het team heeft ook alternatieve verklaringen overwogen voor de discrepantie tussen de richtingen van de radiostralen en de holtes. Eén alternatief is dat gas in de cluster rondslingert, zoals wijn in een glas in een cirkel ronddraait. Dit soort klotsen kan worden veroorzaakt door botsingen tussen twee clusters van sterrenstelsels, waardoor de holtes kunnen bewegen.
De onderzoekers vonden echter bewijs van klotsen in zowel uitgelijnde als slecht uitgelijnde clusters, wat pleit tegen de mogelijkheid dat klotsen ervoor zorgt dat de holtes over grote afstanden bewegen.