Het is al langer bekend dat superzware zwarte gaten slordige eters zijn, maar de precieze eetgewoonten zijn lastig in beeld te brengen. Daar is nu een begin mee gemaakt.
Wout Goesaert, inmiddels promovendus aan de Universiteit Leiden, bestudeerde in 2023 als Leidse masterstudent ALMA-waarnemingen van het Circinusstelsel. Dit sterrenstelsel bevindt zich in het zuidelijke sterrenbeeld Circinus (latijn voor passer) op slechts 13 miljoen lichtjaar van de aarde. Alhoewel het een van de dichtstbijzijnde grote sterrenstelsels is, werd het pas in 1977 ontdekt omdat het verscholen zit achter de schijf van de Melkweg.
De waarnemingen van het ALMA-observatorium, gecombineerd met modellen, duiden erop dat zich rond het centrale superzware zwarte gat twee spiraalarmen bevinden. Goesaert en collega’s toonden aan dat gas via deze armen naar het zwarte gat stroomt.
"In tekenfilms zie je soms een schijf van gas die als een soort draaikolk in een zwart gat verdwijnt. Maar als er geen aanvoerkanaal is, dan blijft zo'n schijf eeuwig rondjes draaien op gepaste afstand," legt Goesaert uit. "Je hebt dus een soort aanvoerkanaal nodig. En daar komen onze spiraalarmen van pas."
"Net toen Wout aan zijn onderzoek in ons team begon, publiceerde een concurrerende groep een artikel op basis van dezelfde data en hetzelfde zwarte gat. Dat was wel balen," zegt afstudeerbegeleider Violette Impellizzeri van ASTRON, het Netherlands Institute for Radio Astronomy. "We besloten het er niet bij te laten zitten en doken dieper de materie in, op zoek naar meer details."
Dankzij meer ALMA-gegevens en verfijndere modellen dan de concurrentie, ontdekten de onderzoekers vervolgens de twee spiraalarmen. De sterrenkundigen berekenden dat het gas in de spiraalarmen met een snelheid tot wel 150.000 km per uur naar binnen raast. Verder blijkt slechts hooguit 12% van de invallende materie uiteindelijk echt het zwarte gat in te verdwijnen. De rest wordt nabij het zwarte gat weer naar buiten geslingerd.
De eerste resultaten smaken naar meer. Want waarom bereikt zo weinig materie het zwarte gat? Hebben alle superzware zwarte gaten zulke spiraalarmen? En valt de uitgebraakte materie uiteindelijk terug naar het zwarte gat, zoals bij een fontein in een vijver, of komt het verderop terecht en zorgt het daar bijvoorbeeld voor stervorming? De onderzoekers hopen de antwoorden te vinden met de gekoppelde Event Horizon Telescope die de iconische eerste foto's van superzware zwarte gaten maakte en met de in aanbouw zijnde ELT in Chili.
* De afbeelding bij dit persbericht is ESO's Foto van de week
* Wetenschappelijke artikel