Met ALMA en MUSE zien astronomen voor het eerst ‘het complete plaatje’: zowel de ‘toestroom’ als de ‘uitstoot’ van materiaal uit een superzwaar zwart gat.

In een galaxy far far away hebben astronomen een superzwaar zwart gat aangetroffen dat als de motor van een soort kolossale fontein continu moleculair gas ‘opneemt’ en weer ‘uitspuwt’. Hoewel men al langer vermoedde dat dit fenomeen plaatsvond, werd het nog niet eerder in z’n geheel in beeld gebracht. Het onderzoek werd gepubliceerd in vakblad The Astrophysical Journal.

Lees ook: Superzwaar zwart gat ‘scheurt ster aan stukken’

Abell 2597

Zo far away is het sterrenstelsel eigenlijk helemaal niet – in ieder geval niet op een kosmische schaal. Op ‘slechts’ een miljard lichtjaren van de aarde ligt het stelsel, dat deel uitmaakt van cluster Abell 2597. In het hart van dit sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat – vele malen zwaarder en sterker dan de ‘gewone’ variant – die moleculair gas als het ware door het systeem pompt.

“De massa van de gaswolk die rondgepompt wordt, is drie miljard keer dat van de massa van de zon”, vertelt sterrenkundige Mariano Méndez (Rijksuniversiteit Groningen). “Dat moleculaire gas hangt niet ‘stil’, maar beweegt zich richting het centrum van de cluster waar dat superzware zwarte gat is.” Niet al het materiaal verdwijnt in het gapende ‘gat’, vertelt Méndez, “Een deel wordt als een soort jets door het zwarte gat ‘uitgespuwd’.”

In deze samengestelde afbeelding zie je in het geel het koude, ‘vallende’ gas (ALMA), en in het rood het hete, gelanceerde gas vanuit het superzware zwarte gat (MUSE). Bron: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tremblay et al.; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/Chandra; ESO/VLT)

‘Gasregen’

Een ongelofelijke 9 kiloparsecs – zo’n 277.710.982.315.196.260 kilometer – wordt het moleculaire gas door het zwarte gat de ruimte in gelanceerd. Vervolgens ‘regent’ het materiaal naar ‘beneden’ waar het nieuwe sterren kan vormen of opnieuw deel wordt van die gigantische gaswolk. “Zo wordt het gas als het ware gerecycled in het systeem”, legt Méndez uit. “En omdat het telkens terug valt naar het sterrenstelsel waar het vandaan komt, zou de ‘bron’ min of meer stabiel zijn.”

Volgens de astronoom is het proces het best te vergelijken met een soort fontein. “Denk aan een vijvertje in de tuin waarbij een motortje water omhoog pompt. Eenmaal bovenin de fontein, klettert dat water naar beneden, om eenmaal daar weer omhoog gepompt te worden. Het zwarte gat dient als de motor.”

Compleet plaatje

De onderzoekers ontrafelden dit fenomeen met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en de Very Large Telescope (VLT) in Chili. Met ALMA zag het team moleculen koolstofmonoxide – sommige met temperaturen zo laag als – 260 graden Celsius – naar het superzware zwarte gat ‘vallen’. VLT’s spectrometer MUSE pikte de beweging van warmer gas op, die in de vorm van ‘jets’ uit het zwarte gat afgevuurd leek te worden.

Hoewel het de eerste keer is dat beide fenomenen duidelijk aan elkaar gekoppeld worden, vermoedden astronomen al enige tijd dat dit proces plaatsvond. Men denkt zelfs dat het een relatief gebruikelijk onderdeel van ‘galactische evolutie’ zou kunnen zijn.

Méndez vindt het lastig te voorspellen hoe het onderzoek verder zal verlopen. “Ze hebben state-of-the-art-instrumenten gebruikt, dus om meer te weten te komen, zouden we het liefst een nieuwe generatie instrumenten zien.” Voor nu biedt de bijzondere ontdekking astronomen in ieder geval mooie, nieuwe informatie. Mogelijk leert het hen meer over het ontstaan van sterren, en verheldert het zelfs de levenscyclus van hele sterrenstelsels.

Bronnen: The Astrophysical Journal, ESO, Science Alert

Beeld: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Nu in onze webshop: de KIJK-scheurkalender 2019! Deze staat vol intrigerende feiten uit de wereld van de wetenschap en technologie. Met leuke quotes, plus elke dag een ‘verjaardag’: van een bijzonder persoon of een opmerkelijke gebeurtenis. Bestel de scheurkalender hier.