Niet al het materiaal in de accretieschijf komt voorbij de waarnemingshorizon. SMBH's verbruiken slechts een fractie van het schijfmateriaal. Zodra ze de Eddington-limiet hebben bereikt, wordt de rest de ruimte in geslingerd, waarbij ze een deel van het gas in het galactische centrum meeslepen.

Astronomen hebben een verre SMBH in het sterrenstelsel Markarian 817 opgemerkt die dit beeld heeft verbroken. Voorbij de accretieschijf van een SMBH vormen neutraal gas en stof een torus. In hetzelfde gebied bevinden zich wolken van interstellair stervormend gas net buiten het zwaartekrachtbereik van de SMBH. De verre SMBH stuurde zoveel materiaal van de schijf met hoge snelheid de ruimte in dat al het gas in de regio werd opgeruimd. Die verstikte stervorming in het galactische centrum.

De ontdekking wordt gepresenteerd in nieuw onderzoek in The Astrophysical Journal Letters . Het heet 'Felle feedback in een verduisterde, sub-Eddington-staat van de Seyfert 1.2 Markarian 817.' De hoofdauteur is Miranda Zak, een niet-gegradueerde onderzoeker aan de Universiteit van Michigan.

Astronomen hebben al eerder SMBH's ontdekt die materiaal uit hun galactische centra verdrijven. Ze noemen dit ‘zwarte gatwind’ en ze hebben het ontdekt rond extreem heldere accretieschijven die de limiet hebben bereikt van de hoeveelheid materiaal die ze kunnen verzamelen. De wind van het zwarte gat gooit het overtollige materiaal de ruimte in.

Maar in Markarian 817 is de schijf niet erg helder. Dat betekent dat het niet op de Eddington-limiet of op de massa-accumulatielimiet mag zijn. Volgens een persbericht waarin de ontdekking wordt aangekondigd, is het alleen maar 'snacken'.

‘Je zou zeer snelle windstoten kunnen verwachten als een ventilator op de hoogste stand werd aangezet. In het sterrenstelsel dat we bestudeerden, genaamd Markarian 817, werd de ventilator op een lager vermogen aangezet, maar er werden nog steeds ongelooflijk energieke winden gegenereerd,’ zei co-auteur Miranda Zak.

In wetenschappelijke termen worden deze winden ultrasnelle uitstromen (UFO's) genoemd. UFO's hebben snelheden van vele miljoenen kilometers per uur, en astronomen hebben ontdekt dat ze afkomstig zijn van accretieschijven die hun Eddington-limieten hebben bereikt. Maar dit is anders.

"UFO's worden vaak gedetecteerd op of boven de Eddington-limiet; dit resultaat geeft aan dat de aangroei van zwarte gaten het potentieel heeft om gaststelsels te vormen, zelfs bij bescheiden Eddington-fracties", schrijven de auteurs in hun onderzoek.

De aanwas van zwarte gaten en de daaruit voortvloeiende UFO's kunnen de stervorming nabij het galactische centrum onderdrukken door al het gas weg te blazen. De krachtige wind voert ook de brandstof van de SMBH weg, en zonder nieuw gas om de accretieschijf te voeden, zendt het veel minder licht uit.

‘Het is zeer ongebruikelijk om ultrasnelle winden waar te nemen en nog minder gebruikelijk om winden te detecteren die genoeg energie hebben om het karakter van hun gaststelsel te veranderen. Het feit dat Markarian 817 deze winden ongeveer een jaar lang produceerde terwijl hij zich niet in een bijzonder actieve omgeving bevond, suggereert dat zwarte gaten hun sterrenstelsels veel meer kunnen hervormen dan eerder werd gedacht”, aldus co-auteur Elias Kammoun, een astronoom aan de Roma Tre Universiteit in Italië.

Meerdere telescopen en observatoria hebben bijgedragen aan deze ontdekking. Wanneer materiaal in een accretieschijf opwarmt, zendt het röntgenstraling uit. Toen onderzoekers Markarian 817 echter observeerden met NASA's Swift-observatorium, waren de röntgenfoto's vrijwel niet waarneembaar. "Het röntgensignaal was zo zwak dat ik ervan overtuigd was dat ik iets verkeerd deed!" riep hoofdauteur Miranda Zak uit.

Maar Swift is niet ons beste röntgenobservatorium. Daarom wendden de astronomen zich tot het XMM-Newton röntgenobservatorium van ESA. Deze waarnemingen toonden aan dat de UFO van Markarian 817 röntgenstralen van de corona van de SMBH, de directe omgeving van het gat, blokkeerde. Een ander röntgenobservatorium, de NuSTAR-telescoop van NASA, bevestigde deze waarnemingen:de röntgenstralen waren er, alleen maar verduisterd.

De UFO van Markarian 817 duurde slechts ongeveer een jaar. Maar gedurende die tijd hervormde het het centrum van de Melkweg. Deze studie laat in duidelijk detail zien hoe zwarte gaten en hun gaststelsels elkaar vormen en krachtige effecten hebben op elkaars evolutie.

De studie werpt ook licht op waarom sommige galactische centra, inclusief de Melkweg, niet veel actieve stervorming vertonen. De SMBH’s in hun centra hebben het stervormende gas weggeblazen. Maar dit kan alleen gebeuren als de UFO zowel krachtig genoeg als duurzaam genoeg is.

SMBH-aanwas en -feedback, en hoe deze de melkweg vormt waarin deze zich bevindt, is iets waar astrofysici graag meer over willen leren. In dit geval speelde de XMM-Newton van de ESA een cruciale rol bij het vaststellen van wat er aan de hand was in Markarian 817.

Norbert Schartel is projectwetenschapper voor XMM-Newton. Hoewel hij niet rechtstreeks deel uitmaakte van dit onderzoek, sprak Schartel over hoe belangrijk XMM-Newton is om te ontcijferen wat er in de buurt van kleine en middelgrote bedrijven gebeurt.

“Veel openstaande problemen bij het onderzoek naar zwarte gaten zijn een kwestie van het bereiken van detecties door middel van lange observaties die zich over vele uren uitstrekken om belangrijke gebeurtenissen vast te leggen. Dit onderstreept het voornaamste belang van de XMM-Newton-missie voor de toekomst. Geen enkele andere missie kan de combinatie van de hoge gevoeligheid en het vermogen om lange, ononderbroken observaties te maken", aldus Schartel.

Meer informatie: Miranda K. Zak et al, Felle feedback in een verduisterde, sub-Eddington-staat van de Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1407

Journaalinformatie: Astrofysische dagboekbrieven

Aangeboden door Universe Today