Astronomen hebben drie dicht om elkaar heen draaiende superzware zwarte gaten ontdekt in een sterrenstelsel op meer dan 4 miljard lichtjaar afstand. Het opvallende trio is het nauwst om elkaar heen draaiende dat bekend is. De meeste sterrenstelsels hebben bovendien slechts één zwart gat in hun centrum, meestal met een massa van 1 tot 10 miljard keer die van de zon. De ontdekking suggereert dat deze dicht op elkaar gepakte superzware zwarte gaten veel vaker voorkomen dan werd gedacht. Het resultaat wordt morgen gepubliceerd online gepubliceerd in Nature.
Het team, dat werd geleid door de Zuid-Afrikaanse astronoom Roger Deane (Universiteit van Kaapstad) gebruikte een techniek die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd om de twee binnenste twee zwarte gaten van het drievoudige systeem op te sporen. De VLBI-techniek combineert de signalen van grote radioantennes die tot 10.000 km uit elkaar staan, om details te kunnen zien die 50 keer preciezer zijn dan mogelijk is met de Hubble Ruimtetelescoop. De waarnemingen zijn gedaan met het Europese VLBI-netwerk (EVN) en de data werden samengebracht en verwerkt bij het Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE) in Dwingeloo.
"De drie zwarte gaten draaien om elkaar heen met 300 maal de aardse geluidssnelheid, en raken de grens van Einsteins algemene relativiteitstheorie", zegt Deane. "Door het gecombineerde signaal te gebruiken van radiotelescopen in vier werelddelen waren we in staat dit exotische trio waar te nemen, op eenderde afstand van de 'grens' van het heelal. Dit resultaat is slechts een voorbeeld van de lange lijst met ontdekkingen die we in de toekomst met de Square Kilometre Array (SKA) zullen gaan doen."
Het begrijpen van dit soort systemen is om diverse redenen belangrijk. Het is bekend dat zwarte gaten - met name in actieve sterrenstelsels (AGN) - invloed hebben op de ontwikkeling van die stelsels. De vraag hoe vaak zwarte gaten samensmelten is daarbij van belang. Op de tweede plaats zijn nauw om elkaar heen draaiende systemen zoals de twee binnenste in dit trio, bronnen van zwaartekrachtsgolven volgens de algemene relativiteitstheorie. Toekomstige radiotelescopen zoals de SKA zullen in staat zijn de zwaartekrachtsgolven van deze systemen te meten als hun omloopbanen steeds nauwer worden. Nu is nog weinig bekend over zwarte gaten die zo dicht bij elkaar staan dat ze zwaartekrachtsgolven uitzenden.
Coauteur Zsolt Paragi (JIVE): "VLBI wordt in het algemeen gezien als een van de beste manieren om dit soort nauwe paren van zwarte gaten te ontdekken, maar de grootste uitdaging vormt de selectie van de veelbelovende kandidaten. Ons onderzoek toont aan dat dit soort systemen waarschijnlijk veel vaker voorkomt dan we eerst dachten, maar er zijn extreem gevoelige en hogeresolutie-waarnemingen nodig om hen te ontdekken. We hebben altijd gezegd dat de volgende generatie telescopen, zoals SKA, ook de VLBI-techniek moeten gebruiken, samen met bestaande arrays van radiotelescopen. Dat zal ons begrip vergroten van de wijze waarop zwarte gaten en hun gaststerrenstelsels zijn gegroeid en zich hebben ontwikkeld.
De twee binnenste zwarte gaten die met de VLBI-techniek zijn ontdekt, zijn het op een na nauwste paar dat bekend is. Het team heeft ook aangetoond dat de baanbeweging van het duo terug te zien is in de grote straalstromen (of jets) in de vorm van een kurkentrekker. Dus zelfs als telescopen de twee niet afzonderlijk kunnen waarnemen, wijzen de gekronkelde jets op hun aanwezigheid. Gevoelige toekomstige observatoria kunnen dubbele zwarte gaten op deze manier veel efficiënter opsporen.
JIVE
Artikel
Trio van zwarte gaten schudt de ruimtetijd op
