Site pictogram Kuuke's Sterrenbeelden

Dwergsterrenstelsel Leo I heeft een vreemd superzwaar zwart gat

Een zwart gat in het centrum van het sferische dwergsterrenstelsel Leo I is bijna even zwaar als het centrale zwarte gat in het centrum van ons eigen sterrenstelsel.

Het sferische dwergsterrenstelsel Leo I is 30 keer kleiner dan ons eigen sterrenstelsel. Credit: ESA / Gaia / DPAC / SDSS.

Leo I is een dwergsterrenstelsel dat ongeveer 820.000 lichtjaar van ons is verwijderd. Zoals de naam aangeeft bevindt het zich in de richting van het sterrenbeeld Leo – Leeuw. Leo I is ook bekend als DDO 74, LEDA 29488 en UGC 5470. Het is een lid van de Lokale Groep. Astronomen denken dat Leo i tot de verst verwijderde satellieten van ons eigen sterrenstelsel behoort.

Vanwege zijn bijzondere eigenschappen werd Leo I bestudeerd door astronomen van de universiteit van Texas in Austin, Texas want anders dan de meeste dwergsterrenstelsels die onze Melkweg omringen bevat Leo I weinig donkere materie.

De astronomen bepaalden het donkere materieprofiel. Dit is hoe de dichtheid van donkere materie verandert van de buitenste randen van het sterrenstelsel richting het centrum. Ze deden dit door het meten hoe de zwaartekracht aan de sterren trekt: hoe sneller sterren bewegen hoe meer materie er in hun banen is opgesloten.

Ze wilden in het bijzonder weten of de dichtheid van donkere materie toeneemt richting het centrum van het sterrenstelsel.

Daarnaast wilden ze weten of hun profielmeting overeenkomt met profielen die met behulp van oudere telescopen gecombineerd met computermodellen waren opgesteld.

Voor hun waarnemingen maakten ze gebruik van het VIRUS-W instrument gekoppeld aan de 2,7 meter Harlan J. Smith Telescope van de McDonald sterrenwacht in de Verenigde Staten.

Toen ze hun verbeterde gegevens en geavanceerde modellen in een supercomputer invoerden leidde dit tot een verrassend resultaat.

De modellen laten overduidelijk zien dat er een zwart gat in het centrum van het sterrenstelsel nodig is en geen grote hoeveelheid donkere materie.

We hebben volgens de onderzoekers te maken met een erg klein sterrenstelsel dat richting de Melkweg aan het vallen is en dat kleine sterrenstelseltje heeft een zwart gat in zijn centrum dat ongeveer even zwaar is als het supermassieve zwarte gat in het centrum van ons eigen sterrenstelsel.

De verhouding in massa is enorm groot. De Melkweg is dominant maar het zwarte gat van Leo i is vergelijkbaar. Het resultaat is ongeëvenaard.

Deze bevinding kan het begrip van astronomen over de evolutie van sterrenstelsels op zijn kop zetten want ze hebben momenteel geen verklaring voor dit soort zwarte gaten in kleine dwergsterrenstelsels.

Het resultaat is des te belangrijker omdat astronomen al 20 jaar sterrenstelsels zoals Leo 1 gebruiken om te begrijpen hoe donkere materie binnen sterrenstelsels wordt verdeeld.

Dit nieuwe type van samensmelting van zwarte gaten geeft observatoria voor zwaartekrachtsgolven ook een nieuw signaal om naar te zoeken.

Als de massa van het zwarte gat van Leo I hoog is dan kan dat verklaren hoe zwarte gaten in massieve sterrenstelsels groeien. Dat komt omdat in de loop van de tijd, als kleine sterrenstelsels zoals Leo I in grotere sterrenstelsels vallen, het zwarte gat van het kleinere sterrenstelsel versmelt met dat van het grotere sterrenstelsels waardoor zijn massa toeneemt.

Het onderzoek is beschreven in een artikel in de Astrophysical Journal.

Artikel: M.J. Bustamante-Rosell et al. 2021. Dynamical Analysis of the Dark Matter and Central Black Hole Mass in the Dwarf Spheroidal Leo I. ApJ 921, 107; doi: 10.3847/1538-4357/ac0c79

Eerste publicatie: 4 december 2021
Bron: Sci-News




Mobiele versie afsluiten