Een team onder leiding van onderzoekers van de University of North Carolina (UNC) heeft een tot nu toe onopgemerkt gebleven schat aan zware zwarte gaten ontdekt¹. Ze hielden zich schuil in dwergsterrenstelsels.
Van grote spiraalstelsels zoals onze Melkweg wordt aangenomen dat ze het resultaat zijn van fusies van talrijke kleine sterrenstelsels. En elk van die dwergsterrenstelsels kan een zwart gat bevatten, dat tienduizenden of honderdduizenden keren zoveel massa heeft als onze zon.
Onduidelijk was hoe vaak dwergsterrenstelsels zo'n zwart gat bevatten. Zwarte gaten zijn doorgaans alleen waarneembaar wanneer ze gas en stof uit hun omgeving opslokken. De materie die zich rond het zwarte gat verzamelt wordt daarbij extreem heet en gaat fel stralen.
Het probleem is echter dat groeiende zwarte gaten niet de enige objecten zijn die hoogenergetische straling uitzenden: jonge, pasgeboren sterren doen dat ook. Om die twee soorten objecten uit elkaar te houden, maken astronomen gebruik van diagnostische tests die zijn gebaseerd op specifieke kenmerken in het spectrum van een sterrenstelsel.
Onderzoek onder leiding van Mugdha Polimera en Sheila Kannappan (beiden van UNC) heeft nu laten zien dat sommige sterrenstelsels gemengde signalen afgeven: twee van de tests geven aan dat ze 'groeiende' zwarte gaten bevatten, terwijl een derde test alleen op stervorming duidt. Bij voorgaande onderzoeken werden dit soort dubbelzinnige gevallen simpelweg uit de statistieken verwijderd, maar Kannappan vermoedde dat juist die derde, soms ambivalente test bij dwergsterrenstelsels, die weinig elementen zwaarder dan helium bevatten en in hoog tempo nieuwe sterren vormen, de meest gevoelige is.
Dit vermoeden werd bevestigd met computersimulaties door Chris Richardson van Elon University. De simulaties laten zien dat de resultaten van de 'gemengde signalen'-test precies overeenkomen met wat theoretisch wordt verwacht voor een sterren-vormend dwergstelsel dat een groeiend, zwaar zwart gat bevat.
Nieuwe telling
Naar aanleiding van dit resultaat startte Polimera een nieuwe telling van groeiende zwarte gaten onder duizenden sterrenstelsel van uiteenlopende afmetingen. Daarbij maakte ze gebruik van eerder gepubliceerde gegevens van twee surveys op ultraviolette en radio-golflengten die geknipt zijn voor het onderzoeken van stervorming. En anders dan de meeste andere astronomische surveys, lag daarbij niet de nadruk op grote, heldere sterrenstelsels, maar zijn ook de talrijke dwergsterrenstelsels geïnventariseerd.
Toen ze de complete telling onder de loep nam, ontdekte Polimera dat het nieuwe type groeiende zwarte gaten bijna altijd in dwergsterrenstelsels opdook: meer dan tachtig procent van alle groeiende zwarte gaten die ze in de kleine sterrenstelsels aantrof behoorde tot deze categorie.
Omdat het resultaat te mooi om waar te zijn leek, hebben de astronomen nog uitgebreid onderzocht of de straling van de stelsels niet tóch door stervorming kan zijn veroorzaakt. Maar uiteindelijk konden ze niet anders dan concluderen dat het om een grote populatie van zwarte gaten in dwergsterrenstelsels gaat.
Beeld: M. Polimera; achtergrondfoto: NASA & ESA/Hubble (M. Polimera/NASA & ESA/Hubble)
Noten
Astrophysical Journal, 24 mei
Dit is een artikel van:
Alles over Sterrenkunde
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.