Sommige zwarte gaten zijn allesbehalve zwart – en wetenschappers hebben 75,000 van de helderste gevonden

Wanneer de meest massieve sterren sterven, storten ze in en vormen enkele van de dichtste objecten die in het universum bekend zijn: zwarte gaten. Het zijn de "donkerste" objecten in de kosmos, omdat zelfs licht niet kan ontsnappen aan hun ongelooflijk sterke zwaartekracht.

Hierdoor is het onmogelijk om zwarte gaten direct in beeld te brengen, waardoor ze mysterieus en behoorlijk verwarrend worden. Maar onze nieuw onderzoek heeft een manier getest om enkele van de meest vraatzuchtige zwarte gaten van allemaal te spotten, waardoor het gemakkelijker wordt om ze diep in de harten van verre sterrenstelsels te vinden.

Ondanks de naam, niet allemaal zwarte gaten zijn zwart. Hoewel zwarte gaten in veel verschillende maten voorkomen, bevinden de grootste zich in de centra van sterrenstelsels en worden ze nog steeds groter.

Deze "superzware" zwarte gaten kunnen een massa hebben van wel a miljard zonnen. Het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel, genaamd Sagittarius A*, waarvan de ontdekking de 2020 Nobelprijs voor natuurkunde- is redelijk rustig. Maar dat geldt niet voor alle superzware zwarte gaten.

Als materiaal zoals gas, stof of sterren te dicht bij een zwart gat komt, wordt het opgezogen door de enorme zwaartekracht. Terwijl het naar het zwarte gat valt, warmt het op en wordt het ongelooflijk helder.

Het licht dat door deze "heldere zwarte gaten" wordt geproduceerd, kan het hele elektromagnetische spectrum bestrijken, van röntgenstralen tot radiogolven. Een andere naam voor de heldere zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels bevinden zich "actieve galactische kernen" of AGN. Ze kunnen biljoenen keren helderder schijnen dan de zon, en soms zelfs alle sterren in hun sterrenstelsel overtreffen.

De helderste zwarte gaten

sommige AGN spuwde met geweld materie uit via een jet, die miljoenen kilometers door de ruimte reist en kan worden gezien door radiotelescopen. Anderen produceren "winden" in het centrum van de melkweg, die elk gas (de brandstof die nodig is om sterren te vormen) uit de melkweg kunnen duwen.

Met zulke vernietigende krachten in het midden van een sterrenstelsel zijn astronomen er zeker van dat dit een grote impact moet hebben op het sterrenstelsel zelf. We weten dat de meeste sterrenstelsels langzaam zijn hun stervormingsprocessen uitschakelen, en AGN zou een van de boosdoeners kunnen zijn.

AGN kan ons daarom niet alleen helpen ongrijpbare zwarte gaten beter te begrijpen, maar het bestuderen ervan leert ons ook over sterrenstelsels zelf.

Heldere zwarte gaten vinden

Afhankelijk van hoeveel een zwart gat "opeet", in welk sterrenstelsel het zich bevindt en de hoek van waaruit we het kunnen zien, kunnen AGN er heel verschillend uitzien. Zelfs als hij naar hetzelfde sterrenstelsel kijkt, kan een astronoom met een röntgentelescoop het zien gloeien en een AGN ontdekken, terwijl een andere astronoom die een radiotelescoop gebruikt niets ziet als de AGN niet toevallig jets produceert die zichtbaar zijn in het sterrenstelsel. radiospectrum.

Daarom dacht men dat het allemaal verschillende objecten waren, maar door met verschillende telescopen naar dezelfde objecten te kijken, ontdekten astronomen dat ze veel overeenkomsten hadden en realiseerden ze zich de voordelen van het gebruik van meer van het elektromagnetische spectrum om ze te vinden.

De relatieve helderheid van een sterrenstelsel over verschillende delen van het elektromagnetische spectrum wordt de 'spectrale energieverdeling' genoemd. Dit kan worden gebruikt om te meten hoeveel sterren er in een sterrenstelsel zijn, hoe oud ze zijn, waar ze van gemaakt zijn en hoeveel stof het licht blokkeert.

In ons onderzoek, gepubliceerde in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, laten we zien dat deze techniek ook gebruikt kan worden om AGN te spotten. Dit betekent dat we nu niet alleen de eigenschappen en geschiedenis van de sterren in het sterrenstelsel kunnen meten, maar ook de helderheid van het centrale zwarte gat.

Het is niet eenvoudig om te doen. Het verschil tussen sterlicht en het licht van een AGN is ongelooflijk subtiel, dus het is mogelijk om jonge sterren te verwarren met een helder zwart gat, en vice versa.

In Australië zijn astronomen geweest behulp van Australische telescopen om 3D-kaarten te maken van sterrenstelsels in specifieke delen van de hemel. Met deze kaarten kunnen we honderdduizenden sterrenstelsels, verspreid over 11 miljard jaar geschiedenis, doorzoeken op mogelijke AGN.

Door onze nieuwe methode toe te passen op 700,000 sterrenstelsels, hebben we meer dan 75,000 AGN geïdentificeerd en gekwantificeerd om te begrijpen hoe hun aantal zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld en hoe ze hun gaststelsels hebben beïnvloed. Astronomen denken dat het aantal AGN in het universum verband houdt met de hoeveelheid stervorming, waarvan we weten dat die ongeveer 10 miljard jaar geleden bijna tien keer zo hoog was. Maar totdat we er zeker van kunnen zijn dat we alle AGN in de kosmische tijd in onze melkwegmonsters hebben geïdentificeerd, zullen we het niet zeker weten.

Op dit moment debatteert de astronomische gemeenschap nog steeds hartstochtelijk over de aard van actieve zwarte gaten. Hoewel we de vragen die nodig zijn om het debat te sussen nog niet hebben beantwoord, zijn we een stap dichter bij het betrouwbaar kunnen zien van deze fascinerende objecten in sterrenstelsels. En dat is een belangrijke stap om meer licht te werpen op het mysterie van zwarte gaten.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Krediet van het beeld: NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al., CC BY-SA

Bron: https://singularityhub.com/2021/12/31/some-black-holes-are-anything-but-black-and-scientists-found-75000-of-the-brightest-ones/