Met behulp van telescopen NASA astronomen ontdekten het verste zwarte gat dat ooit in röntgenstraling is gezien. Het zwarte gat bevindt zich in een vroeg groeistadium dat nog nooit eerder is waargenomen, en zijn massa is vergelijkbaar met die van zijn gaststelsel. Dit resultaat zou kunnen verklaren hoe enkele van de eerste superzware zwarte gaten in het universum zijn ontstaan.
Door gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en NASA's James Webb Space Telescope te combineren, kon een team van onderzoekers de kenmerkende signatuur vinden van een groeiend zwart gat, slechts 470 miljoen jaar na de oerknal.
‘We hadden Webb nodig om dit extreem verre sterrenstelsel te vinden en Chandra om zijn superzware zwarte gat te vinden’, zegt Akos Bohdan van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). "We gebruikten ook een kosmisch vergrootglas, waardoor de hoeveelheid licht die we detecteerden toenam." Dit vergrotende effect staat bekend als zwaartekrachtlenzen.
Bohdan en zijn team vonden een zwart gat in een sterrenstelsel genaamd UHZ1 in de richting van het Abell 2744-sterrenstelselcluster, gelegen op 3,5 miljard lichtjaar van de aarde. Uit de gegevens van Webb bleek echter dat het sterrenstelsel veel verder weg is dan de cluster: 13,2 miljard lichtjaar van de aarde, terwijl het universum nog maar 3% van zijn huidige leeftijd had.
Ruim twee weken aan Chandra-waarnemingen hebben de aanwezigheid van intens, oververhit gas in dit sterrenstelsel onthuld dat röntgenstraling uitzendt, het kenmerk van een groeiend superzwaar zwart gat. Het licht van het sterrenstelsel en de röntgenstraling van het gas rond zijn superzware zwarte gat worden ongeveer viervoudig vergroot door de tussenliggende materie in Abell 2744 (als gevolg van zwaartekrachtlensvorming), waardoor het door Webb gedetecteerde infraroodsignaal wordt versterkt en Chandra in staat wordt gesteld het sterrenstelsel te detecteren. zwakke röntgenbron.
Deze ontdekking is belangrijk om te begrijpen hoe sommige superzware zwarte gaten kort na de oerknal kolossale massa's kunnen bereiken. Vormen ze zich rechtstreeks uit de ineenstorting van enorme gaswolken, waardoor zwarte gaten ontstaan met een massa van 10 tot 000 zonnen? Komen ze voort uit de explosies van de eerste sterren die zwarte gaten creëren die slechts 100 tot 000 zonnen wegen?
“Er zijn fysieke grenzen aan hoe snel zwarte gaten kunnen groeien nadat ze zijn gevormd, maar degenen die massiever geboren zijn, hebben een voorsprong. Het is alsof je een zaailing plant die minder tijd nodig heeft om uit te groeien tot een boom van volledige grootte dan wanneer je met een zaadje zou beginnen", zegt Andy Goulding van Princeton University.
Het team van Bohdan vond overtuigend bewijs dat het nieuw ontdekte zwarte gat enorm groot was. De massa wordt geschat op 10 tot 100 miljoen zonnen, gebaseerd op de helderheid en energie van röntgenstraling. Dit massabereik is vergelijkbaar met de massa van alle sterren in het sterrenstelsel waarin het zich bevindt, in schril contrast met de zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels in het nabije heelal, die doorgaans slechts een tiende procent van de massa van hun sterrenstelsels bevatten. sterren van de Melkweg.
De grote massa van het zwarte gat op jonge leeftijd, evenals de hoeveelheid röntgenstraling die het produceert en de helderheid van het sterrenstelsel dat door Webb is gedetecteerd, komen overeen met de theoretische voorspellingen van co-auteur Priyamvada Natarajan van Yale University uit 2017 over een supermassief sterrenstelsel. zwart gat dat rechtstreeks is ontstaan als gevolg van het instorten van een enorme gaswolk.
"Wij geloven dat dit de eerste detectie is van een 'superzwaar zwart gat' en het beste bewijs dat sommige zwarte gaten ontstaan uit enorme gaswolken," zei Natarajan. ‘Voor het eerst nemen we een kort stadium waar waarin een superzwaar zwart gat ongeveer evenveel weegt als de sterren in zijn sterrenstelsel, voordat het achterop raakt.’
De onderzoekers zijn van plan deze en andere resultaten van Webb te gebruiken, evenals de resultaten die gegevens van andere telescopen combineren, om een completer beeld van het vroege heelal te krijgen. NASA's Hubble-ruimtetelescoop heeft eerder aangetoond dat licht van verre sterrenstelsels sterk wordt versterkt door materie in de intergalactische cluster van sterrenstelsels, wat gedeeltelijk de motivatie verklaart voor de hier beschreven Webb- en Chandra-waarnemingen.
Lees ook: