Astronomen hebben een snel groeiend zwart gat in het vroege heelal geïdentificeerd dat wordt beschouwd als een cruciale “ontbrekende schakel” tussen jonge stervormende sterrenstelsels en de eerste superzware zwarte gaten. Ze gebruikten gegevens van NASA’s Hubble Space Telescope om deze ontdekking te doen.
Tot nu toe lag het monster, bijgenaamd GNz7q, onopgemerkt op de loer in een van de best bestudeerde gebieden van de nachtelijke hemel, het Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North)-veld.
Dankzij archiefgegevens van Hubble van Hubble’s Advanced Camera for Surveys kon het team vaststellen dat GNz7q slechts 750 miljoen jaar na de oerknal bestond. Het team heeft bewijs verkregen dat GNz7q een nieuw gevormd zwart gat is. Hubble vond een compacte bron van ultraviolet (UV) en infrarood licht. Dit kan niet worden veroorzaakt door emissie van sterrenstelsels, maar komt overeen met de straling die wordt verwacht van materialen die op een zwart gat vallen.
Snel groeiende zwarte gaten in stoffige, vroege stervormende sterrenstelsels worden voorspeld door theorieën en computersimulaties, maar waren tot nu toe niet waargenomen.
“Onze analyse suggereert dat GNz7q het eerste voorbeeld is van een snel groeiend zwart gat in de stoffige kern van een starburst-melkwegstelsel in een tijdperk dat dicht bij het vroegste superzware zwarte gat in het universum ligt”, legt Seiji Fujimoto, een astronoom bij de Niels Bohr, uit. Instituut van de Universiteit van Kopenhagen en hoofdauteur van de Nature-paper die deze ontdekking beschrijft. “De eigenschappen van het object over het elektromagnetische spectrum komen uitstekend overeen met de voorspellingen van theoretische simulaties.”
Een van de grootste mysteries in de astronomie van vandaag is: hoe zijn superzware zwarte gaten, die miljoenen tot miljarden keren de massa van de zon wogen, zo snel zo groot geworden?
advertentie
Huidige theorieën voorspellen dat superzware zwarte gaten hun leven beginnen in de met stof gehulde kernen van krachtig stervormende “starburst”-stelsels voordat ze het omringende gas en stof verdrijven en verschijnen als extreem lichtgevende quasars. Hoewel uiterst zeldzaam, zijn zowel deze stoffige starburst-stelsels als lichtgevende quasars in het vroege heelal gedetecteerd.
Het team is van mening dat GNz7q een ontbrekende schakel kan zijn tussen deze twee klassen van objecten. GNz7q heeft precies beide aspecten van het stoffige sterrenstelsel en de quasar, waar het quasarlicht de stofrode kleur vertoont. Ook mist GNz7q verschillende kenmerken die gewoonlijk worden waargenomen in typische, zeer lichtgevende quasars (overeenkomend met de emissie van de accretieschijf van het superzware zwarte gat), wat hoogstwaarschijnlijk wordt verklaard dat het centrale zwarte gat in GN7q zich nog in een jong en minder massieve fase. Deze eigenschappen komen perfect overeen met de jonge quasar in de overgangsfase die in simulaties is voorspeld, maar nooit is geïdentificeerd bij een universum met een vergelijkbare hoge roodverschuiving als de zeer lichtgevende quasars die tot nu toe zijn geïdentificeerd tot een roodverschuiving van 7,6.
“GNz7q zorgt voor een directe verbinding tussen deze twee zeldzame populaties en biedt een nieuwe manier om inzicht te krijgen in de snelle groei van superzware zwarte gaten in de vroege dagen van het universum”, vervolgde Fujimoto. “Onze ontdekking biedt een voorbeeld van voorlopers van de superzware zwarte gaten die we in latere tijdperken waarnemen.”
Hoewel andere interpretaties van de gegevens van het team niet volledig kunnen worden uitgesloten, komen de waargenomen eigenschappen van GNz7q sterk overeen met theoretische voorspellingen. Het gaststelsel van GNz7q vormt sterren met een snelheid van 1600 zonsmassa’s per jaar, en GNz7q zelf lijkt helder bij UV-golflengten, maar zeer zwak bij röntgengolflengten.
Over het algemeen zou de accretieschijf van een massief zwart gat zeer helder moeten zijn in zowel UV- als röntgenlicht. Maar deze keer, hoewel het team UV-licht detecteerde met Hubble, was röntgenlicht onzichtbaar, zelfs met een van de diepste röntgendatasets. Deze resultaten suggereren dat de kern van de accretieschijf, waar röntgenstralen vandaan komen, nog steeds verduisterd is; terwijl het buitenste deel van de accretieschijf, waar UV-licht vandaan komt, vrij wordt. Deze interpretatie is dat GNz7q een snel groeiend zwart gat is dat nog steeds wordt verduisterd door de stoffige kern van zijn stervormende gaststelsel.
“GNz7q is een unieke ontdekking die werd gevonden in het midden van een beroemd, goed bestudeerd hemelveld — het laat zien dat grote ontdekkingen vaak vlak voor je neus verborgen kunnen worden”, zegt Gabriel Brammer, een andere astronoom van de Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen en een lid van het team achter dit resultaat. “Het is onwaarschijnlijk dat het ontdekken van GNz7q in het relatief kleine GOODS-Noord-onderzoeksgebied gewoon ‘dom geluk’ was, maar eerder dat de prevalentie van dergelijke bronnen in feite aanzienlijk hoger kan zijn dan eerder werd gedacht.”
Het vinden van GNz7q in het volle zicht was alleen mogelijk dankzij de uniek gedetailleerde datasets met meerdere golflengten die beschikbaar zijn voor GOODS-North. Zonder deze rijkdom aan gegevens zou GNz7q gemakkelijk over het hoofd zijn gezien, omdat het de onderscheidende kenmerken mist die gewoonlijk worden gebruikt om quasars in het vroege universum te identificeren. Het team hoopt nu systematisch naar vergelijkbare objecten te zoeken met behulp van speciale onderzoeken met hoge resolutie en te profiteren van de spectroscopische instrumenten van de NASA James Webb Space Telescope om objecten zoals GNz7q in ongekend detail te bestuderen.
“Het volledig karakteriseren van deze objecten en het onderzoeken van hun evolutie en onderliggende fysica in veel meer detail zal mogelijk worden met de James Webb Space Telescope”, concludeerde Fujimoto. “Eenmaal in gebruik, zal Webb de macht hebben om beslissend te bepalen hoe algemeen deze snelgroeiende zwarte gaten werkelijk zijn.”
De Hubble Space Telescope is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA (European Space Agency). NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, voert Hubble-wetenschappelijke operaties uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Astronomen hebben een snel groeiend zwart gat in het vroege heelal geïdentificeerd dat wordt beschouwd als een cruciale ‘missing link’ tussen jonge stervormende sterrenstelsels en de eerste superzware zwarte gaten. Ze gebruikten gegevens van NASA’s Hubble Space Telescope om deze ontdekking te doen.
Datum van publicatie: 19 april 2022
Bron: Wetenschap | Al het topnieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–