De onderzoekers gaven de megastructuur de naam Porphyrion, naar een reus uit de Griekse mythologie. De gigantische straalstromen moeten zijn weggeschoten bij een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel toen het heelal zo'n 6,3 miljard jaar oud was.
"Het zwarte gat in het centrum van een sterrenstelsel verslindt sterren, stof en gas, maar het slikt niet alles," legt hoofdonderzoeker Martijn Oei uit. Hij is postdoc aan het California Institute of Technology in de Verenigde Staten en gepromoveerd aan de Universiteit Leiden. "Een klein deel van het materiaal dat in de buurt komt, wordt naar boven en onder geschoten in de vorm van jets."
Tweede auteur Martin Hardcastle, hoogleraar astrofysica aan de University of Hertfordshire (Verenigd Koninkrijk) en expert op het gebied van straalstromen opgewekt door zwarte gaten, kan moeilijk verklaren hoe de jumbojets zo groot kunnen zijn: "Er moet een ongewoon lange periode van miljarden jaren zijn geweest waarin het zwarte gat ongehinderd materiaal kon verslinden en wegschieten."
Tekst gaat verder na uitlegvideo van een minuut.
Verrast
De gigantische jets zijn ontdekt door Oei en zijn collega's toen ze radiobeelden analyseerden gemaakt met LOFAR. "We waren verrast door het bestaan van Porphyrion," zegt Oei. "De natuurkunde suggereert dat jets snel destabiliseren."
De vondst kwam aan het licht nadat het team met drie verschillende methoden naar straalstromen zocht. Ze inspecteerden de radiobeelden met het oog, gebruikten machinelearning en riepen de hulp in van burgerwetenschappers.
8.000 nieuwe megastructuren
De zoektocht leverde een ontstellend aantal van meer dan 8.000 nieuwe megastructuren op. De onderzoekers denken dat zelfs dit nog maar het topje van de ijsberg is. Zeker omdat de LOFAR-beelden slechts zo'n 15 procent van de hemel dekken en omdat grote en verre jets moeilijk zijn waar te nemen.
Om Porphyrions sterrenstelsel te lokaliseren, deden de auteurs vervolgobservaties met de Giant Metrewave Radio Telescope in India en met de Keck I-telescoop op Mauna Kea in Hawaï.
Veel invloed op omgeving
Eerder, in 2022, publiceerden Oei en collega's al over Alcyoneus. Dat was, met 100 Melkwegen lang, de grootste tot dan toe. De nieuwe megastructuur Porphyrion is niet alleen veel groter dan vorige recordhouder Alcyoneus, maar ook verder weg. De onderzoekers berekenden dat Porphyrion waarschijnlijk veel invloed heeft uitgeoefend op zijn omgeving, mede omdat het heelal in de tijd van Porphyrion een stuk kleiner was en alles dichter bij elkaar lag.
Als volgende stap wil Oei de wisselwerking tussen deze megastructuren en hun omgeving beter begrijpen. De jets verspreiden kosmische straling, hitte, zware atomen en magnetische velden in de ruimte tussen sterrenstelsels. "Vooral dat magnetisme vind ik interessant," zegt Oei. "We weten dat magnetisme zich via het kosmische web een weg baant naar sterrenstelsels en sterren, en uiteindelijk naar planeten – en dat het belangrijk is voor leven op aarde. Maar waar begint het magnetisme precies? Liggen de jets aan de basis? Dat wil ik graag onderzoeken."
Wetenschappelijk artikel
Black hole jets on the scale of the cosmic web. Door: Martijn S.S.L. Oei, Martin J. Hardcastle, Roland Timmerman, Aivin R.D.J.G.I.B. Gast, Andrea Botteon, Antonio C. Rodriguez, Daniel Stern, Gabriela Calistro Rivera, Reinout J. van Weeren, Huub J.A. Röttgering, Huib T. Intema, Francesco de Gasperin & S.G. Djorgovski. In: Nature, 18 september 2024. [origineel | preprint (pdf)]
Artistieke weergave van Porphyrion, de grootste structuur opgewekt door een zwart gat ooit ontdekt. De twee 'jumbojets' zijn bij elkaar 140 Melkwegen lang. (c) Erik Wernquist, Dylan Nelson (IllustrisTNG Collaboration), Martijn Oei [hoge resolutie | animatie op YouTube]
Porphyrion gezien door LOFAR. (c) Oei et al.
Porphyrion gezien door de GMRT. (c) Oei et al.
Poster met artist impression en annotatie. (c) Erik Wernquist, Dylan Nelson (IllustrisTNG Collaboration), Martijn Oei, Samuel Hermans