Wetenschap
NASA-beelden helpen de eetgewoonten van een enorm zwart gat te verklaren
Op beelden van NASA's gepensioneerde Spitzer-ruimtetelescoop stromen stofstromen van duizenden lichtjaren lang naar het superzware zwarte gat in het hart van het Andromedastelsel. Het blijkt dat deze stromen kunnen helpen verklaren hoe zwarte gaten, die miljarden maal de massa van onze zon hebben, hun grote honger stillen, maar ‘stille’ eters blijven.
Terwijl superzware zwarte gaten gas en stof opslokken, wordt het materiaal opgewarmd vlak voordat het erin valt, waardoor ongelooflijke lichtshows ontstaan – soms helderder dan een heel sterrenstelsel vol sterren. Wanneer het materiaal wordt geconsumeerd in bosjes van verschillende grootte, fluctueert de helderheid van het zwarte gat.
Maar de zwarte gaten in het centrum van de Melkweg (het thuisstelsel van de aarde) en Andromeda (een van onze dichtstbijzijnde galactische buren) behoren tot de stilste eters in het universum. Het weinige licht dat ze uitstralen varieert niet significant in helderheid, wat erop wijst dat ze een kleine maar gestage stroom voedsel consumeren in plaats van grote klonten. De stromen naderen het zwarte gat beetje bij beetje en in een spiraal, vergelijkbaar met de manier waarop water door een afvoer stroomt.
Op jacht naar de voedselbron van Andromeda
Een studie gepubliceerd in The Astrophysical Journal nam de hypothese aan dat een stil superzwaar zwart gat zich voedt met een gestage stroom gas en paste dit toe op het Andromedastelsel. Met behulp van computermodellen simuleerden de auteurs hoe gas en stof in de buurt van het superzware zwarte gat van Andromeda zich in de loop van de tijd zouden kunnen gedragen.
De simulatie toonde aan dat zich dicht bij het superzware zwarte gat een kleine schijf van heet gas zou kunnen vormen en dit continu zou kunnen voeden. De schijf kan worden aangevuld en onderhouden door talloze stromen gas en stof.
De onderzoekers ontdekten echter ook dat die stromen binnen een bepaalde omvang en stroomsnelheid moeten blijven; anders zou de materie in onregelmatige klontjes in het zwarte gat vallen, waardoor er meer lichtschommelingen ontstaan.
Toen de auteurs hun bevindingen vergeleken met gegevens van Spitzer en NASA's Hubble-ruimtetelescoop, vonden ze eerder door Spitzer geïdentificeerde stofspiralen die binnen deze beperkingen pasten. Hieruit concludeerden de auteurs dat de spiralen het superzware zwarte gat van Andromeda voeden.
"Dit is een geweldig voorbeeld van wetenschappers die archiefgegevens opnieuw onderzoeken om meer te onthullen over de dynamiek van sterrenstelsels door deze te vergelijken met de nieuwste computersimulaties", zegt Almudena Prieto, een astrofysicus aan het Instituut voor Astrofysica van de Canarische Eilanden en het Universitair Observatorium München. co-auteur van het dit jaar gepubliceerde onderzoek. "We beschikken over gegevens van twintig jaar oud die ons dingen vertellen die we er niet in herkenden toen we ze voor het eerst verzamelden."
Een diepere blik op Andromeda
Spitzer, gelanceerd in 2003 en beheerd door het Jet Propulsion Laboratory van NASA, bestudeerde het universum in infrarood licht, dat onzichtbaar is voor het menselijk oog. Verschillende golflengten onthullen verschillende kenmerken van Andromeda, waaronder hetere lichtbronnen, zoals sterren, en koelere bronnen, zoals stof.
Door deze golflengten te scheiden en alleen naar het stof te kijken, kunnen astronomen het ‘skelet’ van de Melkweg zien:plaatsen waar gas is samengevloeid en afgekoeld, waarbij soms stof is ontstaan, waardoor de omstandigheden zijn geschapen waarin sterren kunnen ontstaan. Dit uitzicht op Andromeda bracht een paar verrassingen aan het licht.
Hoewel het bijvoorbeeld een spiraalstelsel is zoals de Melkweg, wordt Andromeda gedomineerd door een grote stofring in plaats van door afzonderlijke armen die rond het centrum cirkelen. De beelden onthulden ook een secundair gat in een deel van de ring waar een dwergstelsel doorheen ging.
De nabijheid van Andromeda tot de Melkweg betekent dat het groter lijkt dan andere sterrenstelsels vanaf de aarde:met het blote oog gezien zou Andromeda ongeveer zes keer zo breed zijn als de maan (ongeveer 3 graden). Zelfs met een gezichtsveld dat breder was dan dat van Hubble, moest Spitzer 11.000 foto's maken om dit uitgebreide beeld van Andromeda te creëren.