Onverwachte ontdekking van het snelst voedende zwarte gat in het vroege heelal

---

NOIRLab astronomen hebben recent onverwachts een superzwaar zwart gat ontdekt. Het bijzondere aan dit zwarte gat is dat het materie consumeert met een snelheid veertig keer groter dan de theoretische limiet.

Een superzwaar zwart gat is in principe een normaal zwart gat, dat ontstaat door het ineenstorten van de kern van superzware sterren, maar dan vele malen groter en zwaarder. Ze zijn te vinden in het centrum van sterrenstelsels.

Astronomen hebben al miljarden superzware zwarte gaten in het heelal ontdekt. Nu hebben NSF NOIRLab-astronomen onder leiding van Hyewon Suh een bijzonder geval van een superzwaar zwart gat gevonden. Bij het bekijken van enkele sterrenstelsels was er één die opviel door de grote hoeveelheid straling die ervan af kwam: een superzwaar zwart gat met de naam LID-568. Deze is waargenomen in het heelal 1,5 miljard jaar na de oerknal, wat zeer vroeg in de evolutie tijdlijn is. Dit is gepubliceerd in het blad Nature Astronomy.

Op het eerste gezicht leek het niet mogelijk om de exacte positie van LID-568 te bepalen, doordat het team alleen röntgenstralingobservaties had. Met behulp van de integrale veldspectrograaf van de James Webb-ruimtetelescoop was het echter mogelijk om dit superzware zwarte gat goed zichtbaar te maken. Deze telescoop is sensitief genoeg om sterrenstelsels met röntgenstraling in kaart te brengen, omdat hij met een optisch spectrum per pixel werkt.

‘’Door de lage helderheid was de ontdekking van LID-568 onmogelijk geweest zonder de James Webb-ruimtetelescoop’’, zegt teamlid Emanuele Farina.

Bij het bekijken van LID-568 werd het team positief verrast. Het superzware zwarte gat bleek een sterke uitstroom van gas te hebben. Het is zelfs zo dat LID-568 zichzelf voedt met een snelheid veertig keer groter dan de Eddington-limiet. De Eddington-limiet beschrijft de maximale snelheid waarmee een zwart gat materie kan absorberen, waarbij de naar binnen gerichte zwaartekracht en naar buiten gerichte druk, veroorzaakt door naar binnen vallende materie, in evenwicht blijven. Denk aan een emmer water die niet overstroomt doordat het water dat via de kraan erin stroomt net zoveel is als het water dat eruit stroomt via een gaatje in de emmer. Het watergehalte blijft hetzelfde.

‘’Dit zwarte gat houdt een feest’’, zegt teamlid Julia Scharwächter. ‘’Dit extreme geval toont aan dat een snel voedend mechanisme groter dan de Eddington-limiet een van de mogelijke verklaringen is waarom wij deze superzware zwarte gaten zo vroeg in het heelal zien.’’

De snelheid en omvang van de uitstroom van LID-568 zijn volgens het team het gevolg van een enorme massagroei in één enkele voedingsperiode. Deze resultaten helpen de astronomen nieuwe theorieën te formuleren over de vorming van superzware zwarte gaten vanuit kleinere zwarte gaten. Momenteel wordt gedacht dat ze ontstaan vanuit de eerste sterren in het heelal wanneer deze sterven of door de directe ineenstorting van gaswolken. Tot op heden waren er nog geen observaties voor deze theorieën, maar de ontdekking van LID-568 suggereert dat een omvangrijk deel van de massagroei kan plaatsvinden bij een enkele voeding, ongeacht hoe het zwarte gat is ontstaan.

Deze ontdekking kan in de toekomst tot nieuwe inzichten leiden over het ontstaan van superzware zwarte gaten. Ook geeft dit de NSF NOIRLab astronomen en andere astronomen de kans om te onderzoeken hoe het mogelijk is dat de Eddington-limiet door een zwart gat wordt overschreden. Het team denkt dat dit mogelijk is doordat de sterke uitstromen functioneren als een uitlaatklep voor de extra energie, waardoor het systeem niet onstabiel wordt. Het team is volop bezig vervolgobservaties te plannen om dit te onderzoeken.

---

Bron: ''NSF NOIRLab astronomers discover the fastest-feeding black hole in the early universe''

Afbeelding via Pixabay