Onvoorstelbaar zwaar zwart gat gevonden

 

 

Astronomen ontdekken het zwaarste zwarte gat in het nabije heelal

Holm 15A in de cluster Abell 85
Holm 15A in het centrum van Abell 85. Credit: Matthias Kluge/USM/MPE

In de ruimte komen zwarte gaten in verschillende groottes en massa’s voor. Het record is nu in handen van een exemplaar dat in Abell 85, een cluster van sterrenstelsels, is gevonden. Dit ultra zware zwarte gat heeft een massa van 40 miljard zonsmassa en bevindt zich in het centrum van het sterrenstelsel Holm 15A.

Astronomen van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics en de universiteitssterrenwacht van München hebben het ontdekt toen ze fotometrische opnames van de Wendell sterrenwacht samen met data van de Very Large Telescope bestudeerden.

Ondanks dat het centrale sterrenstelsel van de cluster Abell 85 een enorme zichtbare massa van ongeveer 2 biljoen zonsmassa aan sterren heeft is het centrum van het sterrenstelsel toch extreem diffuus en zwak.

Dit is de reden dat een groep astronomen van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) en de University Observatory Munich (USM) geïnteresseerd raakten in het stelsel. Het centrale diffuse gebied in het sterrenstelsel is bijna net zo groot als de Grote Magelhaanse Wolk en dit was een verdachte aanwijzing voor de aanwezigheid van een erg zwaar zwart gat.

De Abell 85 cluster van sterrenstelsels bestaat uit meer dan 500 individuele sterrenstelsels en bevindt zich op een afstand van ongeveer 700 miljoen lichtjaar van de Aarde. Dat is tweemaal de afstand voor eerdere directe metingen van de massa van zwarte gaten.

Er zijn slechts enkele tientallen directe massa metingen van superzware zwarte gaten en nooit eerder is geprobeerd dit te berekenen op een dergelijke afstand maar de onderzoekers hadden al enig idee over de grootte van het zwarte gat in dit specifieke sterrenstelsel en dus probeerden ze het.

De nieuwe gegevens werden verkregen met de USM sterrenwacht van de universiteit van München en het MUSE-instrument gekoppeld aan de Very Large Telescope. Het stelde het team in staat om de massa te bereken direct gebaseerd op de bewegingen van sterren rond de kern van het sterrenstelsel.

Met een massa van 40 miljard zonsmassa is dit het zwaarste zwarte gat dat in het lokale heelal bekend is. Het is verschillende malen groter dan op basis van indirecte metingen zoals de stellaire massa van het sterrenstelsel of de snelheidsverdeling in het sterrenstelsel, kan worden verwacht.

De lichtcurve van het sterrenstelsel toont een centrum met een extreem laag en erg diffuse oppervlaktehelderheid, veel zwakker dan in andere elliptische sterrenstelsels. Het lichtprofiel in de binnenste kern is ook erg vlak. Dit betekent dat de meeste sterren in het centrum tijdens eerdere samensmeltingen met andere sterrenstelsels moeten zijn verdwenen

In de algemeen aanvaarde opvatting ontstaan de kernen in dergelijke massieve elliptische sterrenstelsels via het zogenaamde schuren van kernen: in een fusie tussen twee sterrenstelsels leiden de gravitationele interacties tussen hun samensmeltende, centrale zwarte gaten tot gravitationele katapulten die sterren uitwerpen in overwegend radiale banen vanuit het centrum van het overgebleven sterrenstelsel. Als er geen gas meer aanwezig is in het centrum om nieuwe sterren te vormen, zoals in jongere sterrenstelsels, dan leidt dit tot een uitgeputte kern.

De nieuwste generatie computersimulaties van fusies van sterrenstelsels gaf de onderzoekers voorspellingen die overeenkomen met de waargenomen eigenschappen.

Deze simulaties bevatten o.a. interacties tussen sterren en dubbele zwarte gaten maar cruciaal in deze zijn de twee elliptische sterrenstelsels met een al uitgeputte kern. Dit betekent dat de vorm van de lichtcurve en de banen van de sterren waardevolle archeologische informatie bevat over de specifieke omstandigheden van het ontstaan van de kern van dit sterrenstelsel en ook van andere erg zware sterrenstelsels.

Maar zelfs met deze ongewone fusie konden de wetenschappers een nieuwe en robuuste relatie leggen tussen de massa van het zwarte gat en de helderheid van het melkwegstelsel: Bij elke fusie wint het zwarte gat aan massa en verliest het centrum van het melkwegstelsel sterren. Astronomen zouden deze relatie kunnen gebruiken voor het schatten van de massa van zwarte gaten in verder weg gelegen melkwegstelsels, waar directe metingen van de stellaire bewegingen dicht genoeg bij het zwarte gat niet mogelijk zijn.

Artikel: “A 40-Billion Solar Mass Black Hole in the Extreme Core of Holm 15A, the Central Galaxy of Abell 85”

 

Eerste publicatie: 5 december 2019
Bron: SpaceDaily