Met behulp van vroege gegevens van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) heeft een team van astrofysici de grootste verzameling dwergstelsels ooit verzameld waarin een zwart gat schuilgaat. Daarnaast heeft hun zoekactie ook de tot nu toe grootste verzameling middelzware zwarte gaten opgeleverd (The Astrophysical Journal, 19 februari). Het DESI-project is een internationale samenwerking van meer dan negenhonderd onderzoekers van meer dan zeventig instellingen over de hele wereld.
DESI kan het licht van vijfduizend sterrenstelsels tegelijk opvangen. Het instrument is gemonteerd op de 4-meter Mayall-telescoop van de sterrenwacht op Kitt Peak (Arizona) en is nu bezig met het vierde van zijn vijf jaar durende hemelverkenning. Met de gegevens van het eerste jaar heeft het team – onder leiding van postdoc Ragadeepika Pucha van de Universiteit van Utah – een enorme dataset opgebouwd die de spectra van 410.000 sterrenstelsels bevat, waaronder ruwweg 115.000 dwergsterrenstelsels: kleine, diffuse sterrenstelsels met duizenden tot enkele miljarden sterren en heel weinig gas. Met behulp van deze dataset hebben Pucha en haar team nu de complexe relatie tussen zwarte gaten en dwergstelsels onderzocht.
Astrofysici zijn er vrij zeker van dat alle zware sterrenstelsels, zoals ons Melkwegstelsel, zwarte gaten in hun centra hebben. Maar of dat ook voor kleinere oftewel lichtere stelsels geldt, is onduidelijk. Het opsporen van zwarte gaten is al een uitdaging op zich, maar het identificeren van zwarte gaten in dwergstelsels is – vanwege hun geringe afmetingen – nog moeilijker. Een zwart gat dat bezig is om materie uit zijn omgeving op te slokken laat zich echter gemakkelijker opsporen.
‘Wanneer een zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel zich begint te voeden, braakt het een enorme hoeveelheid energie uit en verandert het in een zogeheten actieve galactische kern. Deze spectaculaire activiteit fungeert als een helder baken, dat ons in staat stelt om zwarte gaten in deze kleine sterrenstelsels op te sporen’, aldus Pucha.
De inventarisatie van de vroege DESI-gegevens heeft maar liefst 2500 kandidaat-dwergstelsels met een actieve galactische opgeleverd – veel meer dan bij eerdere onderzoeken. En dat doet vermoeden dat een flink aantal zwarte gaten tot nu toe over het hoofd zijn gezien.
Bij een aparte analyse van de DESI-gegevens ontdekte het team driehonderd mogelijke zwarte gaten van middelbare massa. De meeste zwarte gaten zijn licht (minder dan honderd keer de massa van onze zon) of superzwaar (meer dan een miljoen keer de massa van onze zon). Over de zwarte gaten tussen deze twee uitersten in is weinig bekend, maar vermoed wordt dat zij de overblijfselen zijn van de allereerste zwarte gaten die vroeg in de geschiedenis van het het heelal werden gevormd, en de kiemen vormden voor de superzware zwarte gaten die tegenwoordig in de centra van grote sterrenstelsels te vinden zijn. Maar tot nu toe zijn pas honderd tot honderdvijftig van deze middelzware zwarte gaten gevonden.
Aangenomen wordt dat de zwarte gaten in dwergsterrenstelsels tot de middelzware categorie behoren. Maar intrigerend genoeg overlappen slechts zeventig van de nu ontdekte middelzware zwarte gaten met potentiële actieve galactische kernen van dwergstelsels. En dit roept vragen op over de vorming en evolutie van zwarte gaten binnen sterrenstelsels. ‘Bestaat er bijvoorbeeld een verband tussen de mechanismen van de vorming van zwarte gaten en de soorten sterrenstelsels waarin ze leven?’ vraagt Pucha zich af. (EE)
DESI Uncovers 300 New Intermediate-Mass Black Holes Plus 2500 New Active Black Holes in Dwarf Galaxies