Op zo’n 700 miljoen lichtjaren afstand van de aarde hebben astronomen het grootste zwarte gat tot dusver ontdekt. Het staat in het cluster Abell 85 van het Melkwegstelsel. De onderzoekers aan het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) onderzochten samen met astronomen van de universiteitssterrenwacht München (USM) de gemiddelde snelheid van miljoenen sterren in dat deel van de Melkweg. Ze ontdekten het zwarte gat in het centrum van het stelsel Holm 15A. Het is 40 miljard keer zwaarder dan de zon. Ter vergelijking: de zwarte gaten in het Melkwegstelsel hebben een massa tussen de 3 en 20 keer van die van de zon. Het tot dusver grootste zwarte gat is een op 3,5 miljard lichtjaren verwijderde Quasar in het sterrenbeeld Kreeft. Deze heeft een massa van 18 miljard keer de zwaarte van de zon.
Het centrum van de cluster Abell 85 heeft een zichtbare massa aan sterren van ongeveer 2 biljoen keer de zonnemassa. Het is echter extreem diffuus en zwak. Reden voor de astronomen er extra onderzoek naar te doen. Deze centrale diffuse regio in de Melkweg die uit meer dan 500 individuele sterrenstelsels bestaat, is bijna zo groot als de Grote Magelhaense Wolk. De reden dat het licht van het stelsel zo zwak is, komt volgens de onderzoekers door de botsing van sterrenstelsels. Zo’n botsing leidt tot de versmelting van centrale zwarte gaten. Daardoor ontstaat er een nieuw, nog groter massamonster, waarbij er een opvallend lichtarme centrale regio ontstaat. Daar de regio van Holm 15A bijzonder diffuus en licht-arm is, zagen de wetenschappers daarin een aanwijzing op het bestaan van een zwart gat met een enorme massa.
Zelfs voor wetenschappers een verrassing
Het sterrenstelsel Abell 85 staat evenwel twee keer zo ver van de aarde af als de zwarte gaten uit eerdere metingen. Er zijn slechte enkele dozijnen directe locaties van zwarte gaten met een supermassa. Nog nooit eerder is het gelukt er een te lokaliseren op zo’n grote afstand,´ vertelt Jens Thomas, die het onderzoek leidde. „Maar we hadden al een vermoeden van de grootte van het zwarte gat in dit speciale stelsel. Dus zijn we het gaan proberen.´
De uitkomst van die meting -40 miljard keer de massa van de zon – kwam als een verrassing. ,,Het is vele malen groter dan je op grond van indirecte metingen zoals de sterrenmassa of de snelheidsverdeling van de sterren mocht verwachten,´ aldus Roberto Saglia, co-auteur van het onderzoeksrapport.
Het lichtzwakke centrum van het stelsel met slechts weinig sterren lijkt weliswaar op andere elliptische stelsels, maar deze is veel meer uitgesproken. ,,Het lichtprofiel in de binnenste kern neemt richting centrum ook niet meer toe,´ Kianusch Mehrgan, die verantwoordelijk was voor de data-analyse. „Dat houdt in dat de meeste sterren op grond van hun interactie bij voorgaande versmeltingen door zwarte gate uit het centrum zijn geslingerd.´
Gegevens kunnen ook gelden voor andere Melkwegstelsels
De diffuse kernen in de grootste elliptische melkwegstelsels worden gevormd door de zogenaamde “nucleaire zuivering”. Wanneer twee melkwegstelsels samensmelten, komen ook hun zwarte gaten samen. Als gevolg daarvan werken de zwaartekrachtsinteracties als een katapult en worden de sterren in de buurt van de gaten uit het centrum van het melkwegstelsel geslingerd. Als er geen gas meer in het centrum is om nieuwe sterren te vormen – zoals in jongere sterrenstelsels – wordt de kern steeds diffuser en telt veel minder sterren.
In het geval van Abell 85 hebben computersimulaties van samensmeltingen van sterrenstelsels voorspellingen opgeleverd die goed aansluiten bij de waargenomen eigenschappen. Volgens Jens Thomas, die ook de dynamische modellen leverde, omvatten deze simulaties de interacties tussen sterren en een paar zwarte gaten. “De beslissende component zijn echter twee elliptische melkwegstelsels die al een diffuse kern hebben. De vorm van het lichtprofiel en de banen van de sterren bevatten zeer waardevolle informatie. Ze vertellen ons hoe de kern in dit sterrenstelsel gevormd is. Dit kan ook gelden voor andere, zeer massieve melkwegstelsels.”
Met behulp van de fusiegeschiedenis van Abell 85 konden de wetenschappers een nieuw verband leggen tussen de massa van het zwarte gat en de helderheid van het melkwegstelsel. Het zwarte gat krijgt bij elke samensmelting meer massa. Het centrum van het sterrenstelsel verliest steeds meer sterren. Astronomen kunnen deze relatie nu gebruiken om de massa van zwarte gaten in verre melkwegstelsels te schatten, waar directe metingen van stellaire bewegingen dicht genoeg bij het zwarte gat niet mogelijk zijn.
Bij de foto: Record in het Melkwegcluster Abell 85. Opname van het observatorium Wendelstein van de Ludwig-Maximilians-Universiteit. Het centrale, heldere melkwegstelsel Holm 15A heeft een uitgestrekte diffuse kern. Een team van astronomen heeft nieuwe gegevens gebruikt om direct de massa van het centrale zwarte gat van dit sterrenstelsel te meten. Het is 40 miljard keer zwaarder dan onze zon.© Matthias Kluge/USM/MPE
Ook interessant:
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
