Ruimtestudie biedt een duidelijkere kijk op zwarte gaten

Er wordt aangenomen dat superzware zwarte gaten zich in het centrum van bijna alle grote sterrenstelsels bevinden. De ruimteobjecten verslinden galactisch gas, stof en sterren. Ze kunnen zelfs zwaarder worden dan sommige kleine sterrenstelsels.

Door te weten hoe snel een zwart gat zich voedt, zijn massa en de hoeveelheid straling in de buurt, kunnen onderzoekers bepalen wanneer sommige zwarte gaten hun grootste groeispurt hebben doorgemaakt. Die informatie kan hen op hun beurt iets vertellen over de geschiedenis van het universum.

Omdat vooruitgang, zoals nieuwe beelden die zijn vastgelegd door NASA’s James Webb Space Telescope, wetenschappers helpt enkele van de krachtigste krachten in het universum te begrijpen, verduidelijkt een afzonderlijke Dartmouth-studie het mysterie van superzware zwarte gaten in een snelle groeifase, bekend als actieve galactische kernen of AGN .

“De lichtsignaturen van deze objecten hebben onderzoekers meer dan een halve eeuw verbijsterd”, zegt Tonima Tasnim Ananna, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker en hoofdauteur van een nieuw artikel over de speciale familie van zwarte gaten.

Tonima Tasnim Ananna, postdoctoraal onderzoeksmedewerker, rechts, en Ryan Hickox, hoogleraar natuurkunde en astronomie, aan het historische Shattuck-observatorium in Dartmouth. (Foto door Robert Gill)

Licht afkomstig van bijna superzware zwarte gaten kan verschillende kleuren hebben. Ze kunnen ook variëren in helderheid en spectrale handtekeningen. Tot voor kort geloofden onderzoekers dat de verschillen afhankelijk waren van de kijkhoek en hoeveel een zwart gat werd verduisterd door zijn “torus”, een donutvormige ring van gas en stof die gewoonlijk actieve galactische kernen omringt.

Maar technische studies van Ananna en anderen dagen dit model uit. Ananna en Ryan Hickox, hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde, hebben ontdekt dat de zwarte gaten er anders uitzien omdat ze zich in feite in afzonderlijke fasen van de levenscyclus bevinden.

Uit de nieuwe Dartmouth-studie bleek dat de hoeveelheid stof en gas rond een superzwaar zwart gat direct verband houdt met hoe actief het groeit. Wanneer een zwart gat zich met een hoge snelheid voedt, blaast de energie stof en gas weg. Als gevolg hiervan is de kans groter dat het niet obscuur is en helderder lijkt.

Het onderzoek levert het sterkste bewijs tot nu toe dat er fundamentele verschillen zijn tussen superzware zwarte gaten met verschillende signatuur van lichtverschillen, en dat deze niet alleen kunnen worden verklaard door of de waarneming plaatsvindt door of rond de torus van een AGN.

“Dit ondersteunt het idee dat de torusstructuren rond zwarte gaten niet allemaal hetzelfde zijn”, zegt Hickox, een co-auteur van het onderzoek. “Er is een relatie tussen de structuur en hoe deze groeit.”

De bevinding dat het de voedingssnelheid is, en niet de kijkhoek, die de lichtsignaturen van superzware zwarte gaten bepaalt, komt voort uit een tien jaar durende analyse van nabijgelegen AGN’s door een internationale samenwerking met Swift-BAT, een hoge-energetische NASA-röntgenstraal. telescoop

Voor de studie, gepubliceerd in Het astrofysische tijdschriftontwikkelde Ananna een rekentechniek om het effect van verduisterende materie op de waargenomen eigenschappen van zwarte gaten te beoordelen.

De onderzoekspaper zegt dat het definitief de noodzaak aantoont om de heersende theorie van AGN te herzien, die verduisterde en niet-verduisterde AGN als vergelijkbaar kenmerkt, ondanks dat het er anders uitziet vanwege de kijkhoek.

“In de loop van de tijd hebben we veel aannames gedaan over de fysica van deze objecten”, zegt Ananna, die in 2020 werd geselecteerd als een van Science News’ top 10 ‘Scientists to Watch’. “Nu weten we dat de eigenschappen van zwaar verborgen zwarte gaten aanzienlijk verschillen van die van niet-verduisterde AGN.”

Tonima Tasnim Ananna, in 2020 door Science News verkozen tot een van de top 10 “Scientists to Watch”. (Foto door Robert Gill)

Het antwoord op het knagende ruimtemysterie zou onderzoekers in staat moeten stellen preciezere modellen te maken over de evolutie van het heelal en hoe zwarte gaten zich ontwikkelen.

“Een van de grootste vragen in ons vakgebied is waar superzware zwarte gaten vandaan komen”, zegt Hickox. “Dit onderzoek biedt een cruciaal stuk dat ons kan helpen die vraag te beantwoorden, en ik verwacht dat het een toetssteenreferentie zal worden voor deze onderzoeksdiscipline.”

Leave a Comment