Een kosmische volkstelling verdrievoudigt het bekende aantal zwarte gaten in dwergstelsels

Een kolossale volkstelling van het heelal heeft het aantal actieve zwarte gaten dat bekend is om te wonen in dwergstelsels meer dan verdrievoudigd en de grootste vangst van middelzware zwarte gaten tot nu toe gevonden.

De enquête leverde ongeveer 2.500 dwergstelsels op met actief voedende zwarte gaten in hun centra, een toename van ongeveer 500 die eerder bekend waren, melden onderzoekers in een paper die op 31 oktober is ingediend bij arXiv.org. Het team vond ook bijna 300 nieuwe kandidaten voor middelzware zwarte gaten, een toename van ongeveer 70 eerdere mogelijke detecties.

Help ons verbeteren door onze 15-vragen lezersenquête in te vullen.

Dat is genoeg om deze zwarte gaten als groep te gaan bestuderen, in plaats van geïsoleerd, zegt astronoom Ragadeepika Pucha van de Universiteit van Utah in Salt Lake City. Dergelijke grootschalige studies zouden veel mysteries kunnen oplossen over hoe zwarte gaten en hun sterrenstelsels samen evolueren.

Elke grote melkweg lijkt te draaien om een superzwaar zwart gat. Deze reuzen zijn meer dan een miljoen keer zo massief als de zon. Maar astronomen weten niet zeker hoe de zwarte gaten daar terecht zijn gekomen.

"Het is een beetje een kip-of-het-ei-vraag tussen sterrenstelsels en zwarte gaten," zegt medeauteur Stéphanie Juneau, een astronoom bij NOIRLab in Tucson. "Welke is eerst gevormd? Controleert de ene de andere?"

Dwergstelsels en middelgrote zwarte gaten kunnen de beste plekken zijn om antwoorden te vinden. Deze kleintjes zouden de vroegste stadia van groei van sterrenstelsels en zwarte gaten vertegenwoordigen, objecten die vele fusies met andere zwarte gaten en sterrenstelsels over de kosmische tijd hebben weten te ontwijken.

"Om een compleet beeld te krijgen van de vorming en evolutie van sterrenstelsels, moeten we begrijpen hoe deze kleine sterrenstelsels evolueren en groeien," zegt Pucha.

Pucha en haar collega's richtten zich op vroege gegevens van een project bij de Mayall-telescoop in Arizona om een enorme 3D-kaart van het heelal te maken. Alleen al in zijn eerste jaar heeft de Dark Energy Spectroscopic Instrument, of DESI, enquête bijna 1,5 miljoen sterrenstelsels waargenomen. Het team zocht door een deel van die collectie naar dwergstelsels die golflengtes van licht uitzenden die verbonden zijn met de hete schijf van gas en stof die rond een actief voedend zwart gat draait.

Ongeveer 2 procent van de bijna 115.000 dwergstelsels in de studie zenden dergelijk licht uit, vond het team. Eerdere enquêtes vonden actieve zwarte gaten in slechts 0,5 procent van de dwergstelsels.

Het team bepaalde ook de massa's van de zwarte gaten in meer dan 4.000 sterrenstelsels, dwerg en niet-dwerg. Vervolgens zochten ze naar middelzware zwarte gaten, met massa's tussen ongeveer 100 en een miljoen keer die van de zon.

"Deze zijn erg belangrijk omdat ze ons iets vertellen over hoe de eerste zwarte gaten werden gevormd in het universum," zegt Pucha. Als zwarte gaten klein beginnen en groeien door te fuseren met andere zwarte gaten, dan zou het heelal bezaaid moeten zijn met deze middelgewichten die de tussentijdse groeistadia vertegenwoordigen.

Sponsorbericht

Pucha en haar collega's vonden ongeveer 150 zelfverzekerde detecties in de DESI-gegevens en ongeveer hetzelfde aantal voorlopige, wat suggereert dat de eerste zwarte gaten in het universum relatief lichtgewicht waren. Maar de James Webb Space Telescope, of JWST, heeft ook verrassend massieve zwarte gaten ontdekt in het zeer vroege universum. Pucha zegt dat dat gewoon kan betekenen dat de JWST de vroegste zwarte gaten in het universum nog niet heeft gezien.

Deze enquête heeft waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg gevonden. De volledige dataset van het eerste jaar wordt verwacht in maart of april 2025 te worden vrijgegeven en zal veel meer sterrenstelsels bevatten.

Bovendien zijn er ongetwijfeld nog meer zwarte gaten te vinden. "Ze hebben allemaal degenen gevonden die echt felle schijnwerpers zijn," zegt astronoom Mallory Molina van Vanderbilt University in Nashville, die geen deel uitmaakt van het DESI-project. "Zelfs met het meest simplistische detectiemiddel dat we hebben, vinden [de onderzoekers] nog steeds een groot aantal in deze enquête. Er valt nog veel te ontdekken."