Astronomen, gebruikmakend van de rotatiesnelheid van een accretieschijf, maten de massa van een zwart gat, dat 660 miljoen keer groter was dan de zon.
Hoewel we weten dat zwarte gaten groot zijn, maar hoe meten astronomen hun massa? We kunnen daar niet gewoon binnengaan en wegen. Gelukkig hebben astronomen veel slimme manieren om de massa objecten in het universum te meten, en zwarte gaten zijn geen uitzondering.
Met behulp van de grootste en krachtigste sterrenwacht op de planeet konden astronomen het centrale deel van een elliptisch stelsel genaamd NGC 1332, dat zich ongeveer 75 miljoen lichtjaar van ons bevindt, in detail bekijken om een gedetailleerd beeld te krijgen van wervelende gassen rond een centraal superzwaar zwart gat. Ondanks het feit dat de meeste van de bekende sterrenstelsels enorme zwarte gaten in hun kernen hebben, is het zwarte gat in het centrum van NGC 1332 660 miljoen keer groter dan onze zon.
Het Atakam Big millimeter / submillimeterrooster (ALMA) in Chili werd gebruikt om deze hoge nauwkeurigheid te bereiken, maar het keek niet rechtstreeks naar het zwarte gat, maar volgde het woedende spervuur van galactische gassen die vastzaten in het diepe gat van het zwarte gat.
"Om de massa van een zwart gat in het centrum van de melkweg te berekenen, moeten we de snelheid meten van iets dat eromheen draait", zei Aaron Barth van de Universiteit van Irvine in Californië en hoofdauteur van een studie gepubliceerd in het Astrophysical Journal. "Voor een nauwkeurige meting moeten we in detail het centrum van de melkweg onderzoeken, waar de zwaartekracht van een zwart gat de overheersende kracht is." "ALMA is een fantastische nieuwe tool voor het maken van deze waarnemingen."
We weten allemaal dat zwarte gaten zwart zijn. Hun massa heeft zo'n enorme aantrekkingskracht dat niets, zelfs geen licht, aan een zwaartekrachtval kan ontsnappen. Omdat we ze niet kunnen zien, kunnen astronomen de aanwezigheid van zwarte gaten detecteren met andere, indirecte middelen. Eén manier is het meten van de uitstoot van hete gassen die worden vastgehouden door de accretieschijf met zwart gat. Een andere manier: observeren hoe de massa van een zwart gat de ruimte-tijd vervormt en het licht eromheen buigt.
In het geval van NGC 1332 is het mogelijk om een koud moleculair gas in de buurt van een zwart gat te beschouwen. Als je de afstand van de gaswolk tot het zwarte gat kent, kun je met behulp van ALMA de massa van het zwarte gat met grote nauwkeurigheid meten. Ze is echt monsterlijk.
In deze melkweg wordt gas afgevlakt tot een enorme schijf die draait om een zwart gat met een straal van 800 lichtjaar. Ter vergelijking: de afstand van ons zonnestelsel tot het dichtstbijzijnde sterrensysteem Alpha Centauri is iets meer dan 4 lichtjaar. De straal van deze kolossale structuur is 200 keer groter. Op zichtbare golflengten kan deze schijf niet volledig worden gezien en ziet het eruit als een silhouet tegen de achtergrond van dicht opeengepakte sterren. ALMA scant echter de ruimte in de radioband en aangezien de schijf met koud gas radiostraling genereert, kunnen astronomen een onderscheid maken tussen "kleine" structuren, slechts 15 lichtjaar, in de schijf. Deze verbazingwekkende meetnauwkeurigheid maakte het mogelijk om de "invloedssfeer" van een zwart gat binnen 80 lichtjaar van het centrum te zien. Gassen in dit gebied draaien met een snelheid van meer dan 300 mijl per seconde.
Eerdere zwart gat massametingen waren gebaseerd op waarnemingen van zichtbaar licht uit geïoniseerd gas in warme aanslagschijven. Hoewel observatoria zoals de Hubble Space Telescope de massa van zwarte gaten kunnen berekenen, zijn deze schijven voor warme accretie inherent turbulent. Dit voegt een grotere mate van onzekerheid toe in zichtbare metingen van licht.
Maar emissies van koud moleculair gas (in dit geval koolmonoxide of CO-emissies) in uitgezette schijven komen uit veel kalmere omstandigheden, waardoor astronomen een ongekende nauwkeurigheid kunnen meten.
