Klein monsterlijk zwart gat kan bewijs van gigantische groei bevatten

De ontdekking van een superzwaar zwart gat in een relatief klein sterrenstelsel zou astronomen kunnen helpen bij het ontrafelen van het mysterie rond hoe de grootste zwarte gaten groeien.

Onderzoekers gebruikten NASA’s Chandra X-ray Observatory om een ​​zwart gat te identificeren dat ongeveer 200.000 keer de massa van de zon heeft begraven in gas en stof in de melkweg Mrk 462.

De cluster van Mrk 462 bevat slechts honderden miljoenen sterren, waardoor het een dwergstelsel is. Ons Melkwegstelsel daarentegen herbergt een paar honderd miljard sterren. Dit is een van de eerste keren dat een superzwaar zwart gat zo diep begraven of ‘verduisterd’ is gevonden in dwerg sterrenstelsel.

“Dit zwarte gat in Mrk 462 is een van de kleinste superzware gaten, of monsters, zwarte gaten“Het is notoir moeilijk om zwarte gaten als deze te vinden”, zegt Jack Parker van Dartmouth College in New Hampshire, die het onderzoek leidde met collega Ryan Hickox, ook van Dartmouth.

In grotere sterrenstelsels vinden astronomen vaak zwarte gaten door te zoeken naar de snelle bewegingen van sterren in de centra van sterrenstelsels. Dwergstelsels zijn echter te klein en zwak voor de meeste huidige instrumenten om te detecteren. Een andere benadering is om te zoeken naar kenmerken van groeiende zwarte gaten, zoals gas dat tot miljoenen graden opwarmt en gloeit in röntgenstralen als het naar het zwarte gat valt.

De onderzoekers in deze studie gebruikten Chandra om acht dwergstelsels te bekijken die eerder hints van zwarte gatengroei hadden laten zien uit optische gegevens verzameld door de Sloan Digital Sky Survey. Van die acht vertoonde alleen Mrk 462 een röntgensignatuur van een groeiend zwart gat.

De ongewoon grote intensiteit van hoogenergetische röntgenstralen vergeleken met laagenergetische röntgenstralen, samen met vergelijkingen met gegevens op andere golflengten, suggereren dat het zwarte gat van Mrk 462 zwaar wordt verduisterd door gas.

“Omdat begraven zwarte gaten moeilijker te detecteren zijn dan blootgestelde, zou het vinden van dit voorbeeld kunnen betekenen dat er veel dwergstelsels zijn met vergelijkbare zwarte gaten,” zei Hickox. “Dit is belangrijk omdat het kan helpen bij het beantwoorden van een belangrijke vraag in de astrofysica: hoe zijn zwarte gaten zo vroeg in de wereld zo groot geworden? wezen? “

Eerder onderzoek toonde aan dat zwarte gaten kunnen groeien tot een miljard zonnemassa’s Tegen de tijd dat het universum minder dan een miljard jaar oud is, een fractie van zijn huidige leeftijd. Eén idee is dat deze massieve objecten ontstonden toen massieve sterren instortten en zwarte gaten vormden met een massa van ongeveer 100 keer de massa van de zon. Theoretisch werk heeft echter moeite gehad om uit te leggen hoe het zijn gewicht snel genoeg kon inpakken om de afmetingen te bereiken die we in het vroege universum zien.

Een alternatieve verklaring is dat het vroege heelal gevuld was met zwarte gaten die tienduizenden zonsmassa’s bevatten toen ze gevormd werden – mogelijk als gevolg van het instorten van gigantische wolken van gas en stof.

Een groot deel van de dwergstelsels met superzware zwarte gaten ondersteunt het idee dat de zaden van kleine zwarte gaten van de eerste generatie sterren met een verbazingwekkende snelheid groeiden tot een miljard zonnemassa’s in het vroege heelal. Een klein deel zou de weegschaal doen doorslaan ten gunste van het idee dat zwarte gaten begonnen te leven met een gewicht van tienduizenden zonnen.

Deze voorspellingen zijn van toepassing omdat de omstandigheden voor een directe ineenstorting van een gigantische wolk in een zwart gat van gemiddelde grootte zeldzaam zouden moeten zijn, dus het is niet te verwachten dat een aanzienlijk deel van de dwergstelsels superzware zwarte gaten bevat. Aan de andere kant worden in elk sterrenstelsel zwarte gaten met stellaire massa verwacht.

“We kunnen geen sterke conclusies trekken uit één enkel voorbeeld, maar deze bevinding zou een meer uitgebreide zoektocht naar zwarte gaten moeten aanmoedigen die begraven zijn in dwergstelsels”, zei Parker. “We zijn enthousiast over wat we kunnen leren.”

Deze bevindingen zouden worden gepresenteerd op de 239e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Salt Lake City en maakten deel uit van een virtuele persconferentie op maandag 10 januari.