Zelfs het ruimteobservatorium van de volgende generatie van NASA kan superzware zwarte gaten niet direct zien, maar dat betekent niet dat astronomen zijn gegevens niet kunnen gebruiken om de mysterieuze kolossen beter te begrijpen.
De kansen zijn zelfs te zien in de eerste beelden van wetenschappelijke kwaliteit uit de James Webb Ruimtetelescoop (bijgenaamd JWST of Webb) die NASA op 12 juli onthulde. Hoewel superzware zwarte gaten Hoewel de sterrenwachten onzichtbaar zijn voor alle observatoria die licht verzamelen, zal JWST de structuren indirect kunnen observeren.
Dat heeft het eigenlijk al. Beschouw het nieuwe portret van vijf sterrenstelsels die lijken te zijn opgesloten in een kosmische dans. “De foto die we je hebben laten zien van Stephan’s Quintet is prachtig en het vertelt je zoveel dingen in één foto”, zei John Mather van NASA’s Goddard Space Flight Center in Maryland, de senior programmawetenschapper voor de James Webb Space Telescope, tijdens een persconferentie gehouden op 19 juli door de commissie voor ruimteonderzoek (COSPAR) in verband met haar jaarlijkse vergadering, die vorige week in Athene werd gehouden.
Galerij: De eerste foto’s van James Webb Space Telescope
In die afbeelding kunnen astronomen een superzwaar zwart gat zien, of beter gezegd, het licht dat vrijkomt door materie die opwarmt en in de massieve structuur valt, die ongeveer 24 miljoen keer de massa van de zon bevat, volgens het Space Telescope Science Institute in Baltimore, dat het observatorium exploiteert. (Het zwarte gat wordt ook wel een actieve galactische kern genoemd vanwege zijn positie in het hart van sterrenstelsel NGC 7319.)
Het verbluffende beeld dat NASA heeft vrijgegeven, is een combinatie van snapshots gemaakt door zowel de Near Infrared Camera (NIRCam) als het Mid-Infrared Instrument (MIRI). Maar JWST maakte niet alleen foto’s. Beide instrumenten verzamelden ook wat wetenschappers datakubussen noemen, die zowel afbeeldingen als spectrale analyseeen techniek die identificeert hoeveel licht van een bepaalde golflengte uit een bron komt.
De resultaten stelden wetenschappers in staat om de wolk rond het superzware zwarte gat uit elkaar te halen en te identificeren hoeveel van bijzonder interessante chemicaliën zich waar bevinden. “We testen de omgeving van een zwart gat”, zei Mather over deze waarnemingen. “We hebben nu beelden van de vorm van de waterstofwolk, ijzerwolk, atomaire waterstofwolk, moleculaire waterstof, terwijl ze ronddraaien of proberen in het zwaartekrachtveld van het zwarte gat te vallen.”
En, zoals het geval was met alle waarnemingen die deze maand werden onthuld, kwamen de waarnemingen van Stephan’s Quintet voordat de telescoop serieus met wetenschappelijke operaties was begonnen; Nu is JWST begonnen met wat astronomen hopen te worden als een baanbrekende wetenschap van 20 jaar.
JWST’s voorganger, de Hubble Ruimtetelescoopis al meer dan 30 jaar actief en gaat nog steeds goed, en dat oudere observatorium heeft ook bijgedragen aan het begrip van wetenschappers van superzware zwarte gaten.
“Hubble was de eerste die zonder enige twijfel bewees dat we een zwart gat in de centra van sterrenstelsels hebben, omdat ze de beweging van sterren konden waarnemen die snel rond een zwart gat draaien”, zei Mather.
Webb zal dat een paar stappen verder gaan, merkte hij op. Mather zei met name dat hij hoopt dat de waarnemingen van JWST astronomen zullen leren over de oorsprong van actieve galactische kernen, de superzware zwarte gaten die op de loer liggen in elk heelalde kern. “Er is een gigantisch zwart gat in het midden van elk sterrenstelsel en de oorsprong van dat zwarte gat is op dit moment volledig onbekend.”
Terwijl wetenschappers dat mysterie proberen op te lossen, moeten ze erachter komen wanneer superzware zwarte gaten op het kosmische toneel arriveerden. In tegenstelling tot Hubble, die het scherpst ziet in zichtbare en ultraviolette golflengten van licht, kan de voor infrarood geoptimaliseerde JWST diep genoeg in de geschiedenis van het universum reiken om een tijd te observeren voordat dergelijke structuren bestonden.
“Het is groter en kan daarom verder terug in de tijd en verder in de ruimte kijken, dus we hebben meer doelen die we kunnen vinden”, zei Mather over de mogelijkheden van het nieuwe observatorium in vergelijking met die van Hubble. “We krijgen ook wat scherpere beelden, en omdat het infrarood in staat is om stofwolken te doordringen, kunnen we zwarte gaten veel dichter bij de kern zien.”
En voor Mather is het begrijpen van superzware zwarte gaten geen ijdel tijdverdrijf. Hij merkte op dat het superzware zwarte gat in het hart van een melkwegstelsel een dominante speler is in het leven van al het andere in de melkweg, vooral omdat de energie die vrijkomt door de kolos de melkweg eromheen vormt. Dat geldt niet minder voor onszelf Melkweg dan van het verre sterrenstelsel in Stephan’s Quintet.
“De geschiedenis van het zonnestelsel zou heel anders zijn geweest zonder het zwarte gat in onze melkweg,” zei Mather.
E-mail Meghan Bartels op mbartels@space.com of volg haar op Twitter @meghanbartels. Volg ons op Twitter @Spacedotcom en verder Facebook.