‘H’ voor heet en enorm op Chandra’s foto

Met een schijnbaar monogram geëtst in de röntgengloed eromheen, drukt een gigantisch zwart gat in het centrum van een enorm elliptisch sterrenstelsel een stempel op zijn omgeving.

Deze “H”-vormige structuur is te vinden in een nieuwe gedetailleerde röntgenkaart van gas in miljoenen graden rond het Messier 84 (M84) sterrenstelsel.

Wanneer het gas wordt opgevangen door de zwaartekracht van het zwarte gat, zal een deel ervan in de afgrond vallen, om nooit meer te worden gezien. Sommige gassen vermijden dit lot echter en schieten in plaats daarvan weg van het zwarte gat in stralen van deeltjes. Deze jets kunnen holtes in het hete gas rondom het zwarte gat naar buiten duwen.

Gezien de richting van de stralen naar de grond en het uiterlijk van het hete gas, vormen de holtes in M84 iets dat lijkt op de letter “H.” De H-vormige structuur in gas is een voorbeeld van pareidolia, dat is wanneer mensen bekende vormen of patronen in willekeurige gegevens zien. Pareidolie kan voorkomen in allerlei gegevens, van wolken tot rotsen tot astronomische beelden.

Astronomen hebben NASA’s Chandra X-ray Observatory gebruikt om het hete (roze) gas in en rond M84 in kaart te brengen, dat slechts ongeveer 100 lichtjaar verwijderd is van het zwarte gat in het galactische centrum. Dit gas straalt uit bij temperaturen van tientallen miljoenen graden, waardoor het vooral zichtbaar is in röntgenstraling.

De massieve “H” heeft een doorsnede van ongeveer 40.000 lichtjaar – ongeveer de helft van de breedte van de Melkweg. Een radiobeeld van de Karl G. Matrix onthult optische gegevens van de Sloan Digital Sky Survey (wit) die M 84 en naburige sterrenstelsels laat zien. De letter H en de positie van het zwarte gat zijn gemarkeerd. Een extra afbeelding toont een close-up van het gebied gemarkeerd met een vierkant en afzonderlijke aanduidingen voor respectievelijk het sterrenstelsel en de jets in de optische en radiobeelden.

Onderzoekers die M84 met Chandra en de VLA bestudeerden, hebben ontdekt dat de jets de stroom van heet gas naar het zwarte gat meer kunnen beïnvloeden dan de zwaartekracht van het zwarte gat. Het team schat bijvoorbeeld dat materie vanuit het noorden naar het zwarte gat valt – in de richting van het vlak dat zichtbaar is in radiogolven – met ongeveer 500 keer de massa van de aarde per jaar, met een snelheid van slechts een kwart van die van richtingen waarin de straal niet van oost naar west wijst. Een mogelijkheid is dat het gas door de holtes in de straalrichting wordt opgetild, waardoor de snelheid waarmee het gas op het zwarte gat valt, wordt vertraagd.

De auteurs testten een model genaamd Bondi-accretie, waarbij alle materie binnen een bepaalde afstand van een zwart gat – in feite binnen een bol – dichtbij genoeg is om te worden beïnvloed door de zwaartekracht van het zwarte gat en vanuit alle richtingen met dezelfde snelheid naar binnen begint te vallen. . (De gestippelde cirkel in de close-up is gecentreerd op het zwarte gat en geeft bij benadering de afstand aan vanaf het zwarte gat waarop gas naar binnen zou moeten vallen.) Het effect ‘aanwas’, genoemd naar de wetenschapper Hermann Bondi, verwijst naar het vallen van materie naar het zwarte gat. De nieuwe resultaten laten zien dat Bondi-aanwas niet voorkomt in M84 omdat materie niet gelijkmatig vanuit alle richtingen naar het zwarte gat valt.

M84 is een neef van Messier 87 (M87), het sterrenstelsel met het eerste zwarte gat dat is afgebeeld met het wereldwijde Event Horizon Telescope-netwerk, en is net als M87 ook lid van de Virgo Cluster. Het superzware zwarte gat in M84, samen met die in ons melkwegstelsel, M87, NGC 3115 en NGC 1600, is het enige dat dicht genoeg bij de aarde staat, of massief genoeg is voor astronomen om details te zien in Chandra’s bijna zwarte afbeeldingen. Dit gas zou naar binnen moeten vallen.

Net als het zwarte gat in M87 produceert die in M84 een straal deeltjes; De puntbron van röntgenstraling van materiaal dichter bij het zwarte gat is echter tien keer zwakker voor M84. Dit maakt een meer gedetailleerde studie mogelijk van het gas dat naar het buitenste zwarte gat van M84 valt, waardoor wordt voorkomen dat de zwakke röntgenstralen die door dit gas worden geproduceerd, worden overschaduwd door de röntgenstraling van de puntbron.

Een paper waarin deze resultaten worden beschreven, zal binnenkort verschijnen Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society Een voorlopige versie is geplaatst op arXiv.