Astronomen hebben een nogal vreemde discrepantie ontdekt in het midden van een verre melkweg - het bevat twee superzware zwarte gaten, maar een van deze zwarte gaten is "naakt" en omgeven door slechts een paar sterren. In contrast hiermee gonst de zus van dit zwarte gat gewoon vanuit een cluster van sterren.
Deze ontdekking deed, volgens observaties van de Hubble Space Telescope en het NASA Chandra X-ray Observatory, astronomen zich afvragen: waarom hebben sommige zwarte gaten een cluster van sterren om hen heen, terwijl anderen er geen toegang toe hebben? Bovendien, hoe beïnvloedt dit contrast de evolutie van een zwart gat en hoe beïnvloedt dit de evolutie van hele sterrenstelsels?
Zoals Discovery News meldt, eerder deze week, is de eerste sleutel tot het vreemde verschil in SDSS J1126 + 2944 dat dit specifieke melkwegstelsel het resultaat is van een samensmelting van melkvezels. Fusies komen voor wanneer twee (of meer) sterrenstelsels botsen en in de val van hun onderlinge zwaartekracht vallen. Sommige sterren zijn verstrooid in een dramatische shock, maar voor het grootste deel mengen de sterren zich en vestigen zich dan (krijgen hun plaats). (Er wordt aangenomen dat massieve sterrenstelsels zoals de Melkweg in feite gedemonteerde overblijfselen zijn van vele kleine sterrenstelsels).
Immers, supermassieve zwarte gaten, waarvan wordt aangenomen dat ze zich verbergen in de kernen van de meeste sterrenstelsels in het universum, kunnen zichzelf samenvoegen en super-supermassieve zwarte gaten creëren. Dit is het onvermijdelijke deel van de groei van een zwart gat in de evolutie van sterrenstelsels.
Maar in het geval van SDSS K1126 + 2944 bevinden de twee zwarte gaten zich nog steeds op enige afstand van elkaar en werden deze week gepresenteerd in een nieuwe studie bij de American Astronomical Society (AAS) tijdens het Kissimmee, Florida, bijeengekomen en gepubliceerd in het Astrophysical Journal. Onderzoekers gooiden al hun krachten om te begrijpen waarom een van de zwarte gaten een populatie van sterren heeft - een eigenschap die ongetwijfeld van invloed zal zijn op het aanbod van vallende materie. "Eén zwart gat is uitgehongerd en heeft 500 keer minder sterren in zich dan een ander zwart gat", zegt hoofdonderzoeker Julie Comerford, Colorado, Boulder University. "De vraag is waarom er een dergelijke discrepantie is."
Comerford is van mening dat er twee mogelijkheden zijn. Allereerst brak tijdens de samenvloeiing van twee sterrenstelsels de krachten van het getij en de zwaartekracht af in de buurt van het zwarte gat en verspreidden de omringende sterren. Maar er is nog een nogal merkwaardige verklaring die de leemte in onze kennis van hoe zwarte gaten groeien kan opvullen.
In astrofysica weten we dat meestal zwarte gaten van 5 tot 100 zonsmassa's hebben, die achterblijven nadat een massieve ster naar een supernova gaat en we bekend zijn met "superzware" zwarte gaten in galactische kernen met een massa van een paar honderdduizend tot miljoenen (of zelfs miljarden) zonnemassa's. Je hebt misschien gemerkt dat er een enorme massakloof is tussen deze twee soorten zwarte gaten. Als zwarte gaten van kleine afmetingen beginnen en in de loop van de tijd massiever worden, welke zwarte gaten vormen dan een brug tussen de stellaire massa van het zwarte gat en supermassieve monsters?
Astronomen zochten naar "tussenliggende massa's" van zwarte gaten (IMBH's) om deze kloof te vullen, en wetend dat de stellaire massa en superzware zwarte gaten de prevalentie zijn, moeten er veel IMBH's zijn. Meestal worden de gemiddelde zwarte gaten op hun pad supermassief. Maar er zijn slechts een handvol kandidaten en dit is gewoon raar. Als onze theorieën over de evolutie van een zwart gat correct zijn, zouden we geen moeite moeten hebben om tussenliggende zwarte gaten te volgen die in het massabereik vallen van 100 tot een miljoen zonsmassa's. Zijn hun uitschieters gewoon moeilijk voor ons om te begrijpen? Of is het ontbreken van observatiegegevens de sleutel tot hun zeldzaamheid? Tussenliggende massa's zwarte gaten zijn te massief om te vormen bij het exploderen van massieve sterren, dus het zijn waarschijnlijk objecten die zich langzaam vormden als gevolg van zwart gat-fusies en massa-aanwasprocessen gedurende miljarden jaren. Enkele waarnemingen van de lage helderheid van actieve galactische kernen en de gedetecteerde ultra-lichtgevende röntgenbronnen (SRI) in naburige sterrenstelsels zijn ook belangrijke aanwijzingen voor dit probleem. Bovendien wordt aangenomen dat dwergstelsels tussenliggende zwarte gaten in hun kernen bevatten. Dwergstelsels hebben een lagere dichtheid dan sterren in meer massale sterrenstelsels.
Zou het kunnen zijn dat een "naakt" zwart gat in SDSS J1126 + 2944 eigenlijk een tussenmassa is van een zwart gat dat is ontstaan in een gedemonteerd dwergsterrenstelsel?
"De theorie voorspelt dat er tussenliggende zwarte gaten zouden moeten bestaan, maar ze zijn moeilijk te bepalen, omdat we niet precies weten waar we moeten kijken," zei co-auteur Scott Barous, ook van de University of Colorado, Boulder. "Dit ongewone sterrenstelsel kan een zeldzame gelegenheid bieden om naar een van deze tussenliggende massa's zwarte gaten te kijken."
