Astronomen hebben een van de krachtigste uitbarstingen van een zwart gat ooit ontdekt. Deze mega-explosie miljarden jaren geleden kan de vorming helpen verklaren van een opvallend patroon van sterrenhopen rond twee massieve sterrenstelsels, die lijken op kralen aan een touwtje.

Deze ontdekking werd gedaan in het systeem dat bekend staat als SDSS J1531+3414 (kortweg SDSS J1531), dat zich op 3,8 miljard lichtjaar van de aarde bevindt. Voor dit onderzoek zijn verschillende telescopen gebruikt, waaronder NASA's Chandra X-ray Observatory en de Low Frequency Array (LOFAR), een radiotelescoop.

SDSS J1531 is een enorme cluster van sterrenstelsels met honderden individuele sterrenstelsels en enorme reservoirs van heet gas en donkere materie. In het hart van SDSS J1531 botsen twee van de grootste sterrenstelsels van de cluster met elkaar.

Rondom deze samensmeltende reuzen bevindt zich een reeks van 19 grote clusters van sterren, superclusters genoemd, gerangschikt in een "S"-formatie die lijkt op kralen aan een touwtje. Een team van astronomen heeft röntgen-, radio- en optische gegevens gebruikt om te ontrafelen hoe deze ongebruikelijke keten van sterrenhopen waarschijnlijk is ontstaan.

Hun ontdekking van bewijs voor een oude titanenuitbarsting in SDSS J1531 leverde een cruciale aanwijzing op. De uitbarsting vond waarschijnlijk plaats toen het superzware zwarte gat in het centrum van een van de grote sterrenstelsels een extreem krachtige straal produceerde. Terwijl de jet door de ruimte bewoog, duwde hij het omringende hete gas weg van het zwarte gat, waardoor een gigantische holte ontstond.

Osase Omoruyi, die het onderzoek leidde aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, vergeleek het vinden van deze holte met het opgraven van een begraven fossiel. "We kijken nu al naar dit systeem zoals het vier miljard jaar geleden bestond, niet lang nadat de aarde ontstond", zei ze. "Deze oude holte, een fossiel van het effect van het zwarte gat op het gaststelsel en zijn omgeving, vertelt ons over een belangrijke gebeurtenis die bijna 200 miljoen jaar eerder in de geschiedenis van de cluster plaatsvond."

Het bewijs voor een holte komt van "vleugels" van heldere röntgenstraling, gezien met Chandra, die dicht gas traceert nabij het centrum van SDSS J1531. Deze vleugels vormen de rand van de holte, en het minder dichte gas daartussen maakt deel uit van de holte. LOFAR toont radiogolven van de overblijfselen van de energetische deeltjes van het straalvliegtuig die de gigantische holte vullen. Samen bieden deze gegevens overtuigend bewijs van een eeuwenoude, enorme explosie.

De astronomen ontdekten ook koud en warm gas nabij de opening van de holte, gedetecteerd met respectievelijk de Atacama Large Millimeter en submillimeter Array (ALMA) en de Gemini North Telescope. Ze beweren dat een deel van het hete gas dat uit het zwarte gat werd weggeduwd, uiteindelijk afkoelde en koud en warm gas vormde. Het team denkt dat de getijdeneffecten van de twee samensmeltende sterrenstelsels het gas langs gebogen paden hebben samengedrukt, waardoor de sterrenhopen zich in het patroon van 'kralen aan een touwtje' hebben gevormd.

‘We hebben een waarschijnlijke opeenvolging van gebeurtenissen in deze cluster gereconstrueerd die zich over een groot aantal afstanden en tijden hebben voorgedaan. Het begon met het zwarte gat met een diameter van slechts een fractie van een lichtjaar en vormde een holte van bijna 500.000 lichtjaar breed. " zei co-auteur Grant Tremblay, ook van de CfA. “Deze ene gebeurtenis zette bijna 200 miljoen jaar later de vorming van de jonge sterrenhopen in gang, elk met een doorsnede van een paar duizend lichtjaar.”

Omoruyi en haar collega's zien alleen radiogolven en een holte van één jet, maar zwarte gaten vuren meestal twee jets in tegengestelde richtingen af. Het team heeft radio-emissies waargenomen die verder weg van de sterrenstelsels verwijderd zijn en die mogelijk de overblijfselen zijn van een tweede jet, maar deze zijn niet geassocieerd met een gedetecteerde holte. Ze vermoeden dat de radio- en röntgensignalen van de andere uitbarsting zo vervaagd zijn dat ze niet meer waarneembaar zijn.

"We denken dat ons bewijs voor deze enorme uitbarsting sterk is, maar meer observaties met Chandra en LOFAR zouden de zaak bevestigen", zei Omoruyi. "We hopen meer te weten te komen over de oorsprong van de holte die we al hebben gedetecteerd en de verwachte holte aan de andere kant van het zwarte gat te vinden."

Het onderzoek is gepubliceerd in The Astrophysical Journal .

Meer informatie: Osase Omoruyi et al., 'Beads-on-a-string'-sterformatie gekoppeld aan een van de krachtigste actieve uitbarstingen van galactische kernen waargenomen in een cluster van sterrenstelsels met een koele kern, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1101

Journaalinformatie: Astrofysisch tijdschrift , arXiv

Aangeboden door Harvard-Smithsonian Centrum voor Astrofysica