Nieuw onderzoek toont aan dat het centrale superzware zwarte gat van de Melkweg ongeveer 9 miljard jaar geleden werd gevormd door samensmelting met een ander zwart gat. De ontdekking, waarbij gebruik wordt gemaakt van gegevens van de Event Horizon Telescope, helpt de snelle rotatie van het zwarte gat en de verkeerde uitlijning met het sterrenstelsel te verklaren.
De oorsprong van superzware zwarte gaten – die meer dan een miljoen keer de massa van de zon wegen en zich in de centra van de meeste sterrenstelsels bevinden – blijft een van de grootste mysteries in het universum.
Nu hebben onderzoekers van het UNLV Nevada Center for Astrophysics (NCfA) overtuigend bewijs gevonden dat het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg – Sagittarius A* (SgrA*) – waarschijnlijk is ontstaan uit een kosmische fusie in het verleden.
De studie bouwt voort op recente waarnemingen van de Event Horizon Telescope (EHT), die in 2022 de eerste directe opname van Boogschutter A* maakte, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy. De EHT is het resultaat van een wereldwijde onderzoekssamenwerking die gegevens van acht bestaande radioastronomieobservatoria over de hele wereld synchroniseert om een gigantische virtuele telescoop ter grootte van de aarde te creëren.
UNLV-astrofysici Yihan Wang en Bing Zhang gebruikten EHT-waarnemingen van Boogschutter A* om te zoeken naar bewijs van hoe deze zich zou kunnen hebben gevormd. Er wordt gedacht dat superzware zwarte gaten ontstaan door lange perioden van aanwas van materie of door het samensmelten van twee bestaande zwarte gaten.
Het UNLV-onderzoeksteam bestudeerde verschillende groeimodellen om de eigenaardige snelle rotatie en verkeerde uitlijning van SgrA* in relatie tot het galactische impulsmoment te begrijpen. Het team heeft aangetoond dat een grote fusie tussen SgrA* en een ander superzwaar zwart gat, mogelijk afkomstig van een satellietstelsel, deze ongebruikelijke kenmerken het beste verklaart.
‘Deze ontdekking maakt de weg vrij voor ons begrip van hoe superzware zwarte gaten groeien en evolueren. De hoge uitlijning van de spin van SgrA* suggereert dat het mogelijk is samengesmolten met een ander zwart gat, waardoor de amplitude en richting van zijn spin dramatisch zijn veranderd.’
Door middel van geavanceerde simulaties modelleerden de onderzoekers de effecten van de fusie, waarbij ze rekening hielden met verschillende scenario's die consistent waren met de waargenomen spin-eigenschappen van SgrA*. De resultaten laten zien dat fusies met een massaverhouding van 4:1 en een sterk gekantelde orbitale configuratie de door de EHT waargenomen spin-eigenschappen kunnen reproduceren.
"Deze fusie vond waarschijnlijk ongeveer 9 miljard jaar geleden plaats, nadat de Melkweg samensmolt met het Gaia-Enceladus-stelsel", zegt Zhang, hoogleraar natuurkunde en astronomie bij UNLV en oprichter en directeur van NCfA. “Deze gebeurtenis levert niet alleen bewijs voor de theorie van het samensmelten van gelaagde zwarte gaten, maar geeft ook inzicht in de dynamische geschiedenis van de Melkweg.”
SgrA* bevindt zich in het centrum van de Melkweg, op meer dan 27.000 lichtjaar van de aarde, en precisie-instrumenten zoals de EHT kunnen directe beeldvorming bieden om wetenschappers te helpen voorspellende theorieën te testen.
De onderzoekers zeggen dat de bevindingen van het onderzoek een grote impact zullen hebben op toekomstige waarnemingen van aankomende zwaartekrachtgolfdetectoren in de ruimte, zoals de Laser Interferometer Space Antenna (LISA), die naar verwachting in 2035 zal worden gelanceerd en naar verwachting soortgelijke superzware zwarte gaten-fusies in het universum zal detecteren.
Samengesteld uit/SciTechDaily