Massieve Zwarte Gat Ontwaken Werpt Licht op Galactisch Gedrag

Een sterrenstelsel genaamd SDSS1335+0728 vertoont sinds 2019 ononderbroken helderheid, toegeschreven aan de activatie van zijn centrale supermassieve zwarte gat, wat inzicht biedt in hoe galactische kernen actief worden. Credit: ESO/M. Kornmesser

Het sterrenstelsel SDSS1335+0728, waargenomen door de Very Large Telescope en anderen, vertoont ongekende helderheidsveranderingen sinds december 2019, waarschijnlijk als gevolg van de activatie van een supermassief zwart gat in het midden.

Deze voortdurende helderheid biedt een unieke mogelijkheid om de overgang van een rustige staat naar een actieve galactische kern te bestuderen, wat een cruciale fase is die de meeste sterrenstelsels met centrale zwarte gaten ondergaan.

Waarnemingen van verschillende telescopen, waaronder de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory in de Atacamawoestijn in Chili, tonen een sterrenstelsel dat de afgelopen jaren dramatische veranderingen ondergaat. Deze dramatische veranderingen in helderheid begonnen in december 2019, een fenomeen dat voor het eerst werd opgemerkt door de Zwicky Transient Facility (ZTF), die opereert vanuit de 48-inch Samuel Oschin Telescope op het Palomar Observatory van Caltech.

Verschillende fenomenen kunnen tijdelijke helderheidsverhogingen in een sterrenstelsel veroorzaken, waaronder supernova-explosies of getijdevervormingen (wanneer een ster wordt verscheurd terwijl deze dicht bij een supermassief zwart gat passeert). Maar het gedrag van dit sterrenstelsel, genaamd SDSS1335+0728, is nieuw, in ieder geval vergeleken met eerdere waarnemingen. In plaats van tijdelijk helderder te worden, voor tientallen of enkele honderden dagen, wordt het sterrenstelsel vandaag de dag nog steeds helderder, meer dan vier jaar nadat de verandering voor het eerst werd waargenomen.

Deze video zoomt in op het sterrenstelsel SDSS1335+0728, dat eind 2019 plotseling helderder begon te stralen dan ooit tevoren en werd geclassificeerd als een actieve galactische kern. Een inzet aan het einde van de video toont een artiste's animatie van het massieve zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel, met de groeiende schijf van materiaal die door het zwarte gat wordt aangetrokken terwijl het gas in zijn omgeving eet. Dit is de eerste keer dat het ontwaken van een massief zwart gat in realtime is waargenomen.

De meest waarschijnlijke verklaring voor dit gedrag is het inschakelen van een zwart gat in het centrum van SDSS1335+0728, hoewel andere verklaringen nog niet zijn uitgesloten. Wanneer supermassieve zwarte gaten zoals deze inschakelen, worden ze actieve galactische kernen genoemd.

"We hebben tot nu toe verschillende miljoen actieve galactische kernen gevonden, en met de nieuwe generatie tijd-domein hemelonderzoeken zoals die van ZTF, hebben we er ongeveer 700 gevonden die aanzienlijk veranderen in helderheid," legt Matthew Graham, onderzoeksprofessor in de sterrenkunde aan Caltech en projectwetenschapper voor ZTF, uit. "Maar tot nu toe hebben we geen enkele galactische kern waargenomen die daadwerkelijk bezig is met het inschakelingsproces, van het overgaan van een rustige staat naar een actieve staat waarin materiaal in het supermassieve zwarte gat in het hart van het sterrenstelsel valt."

Deze artiesten impressie toont twee fasen in de vorming van een schijf van gas en stof rond het massieve zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel SDSS1335+0728. De kern van dit sterrenstelsel lichtte op in 2019 en blijft vandaag de dag helderder worden - de eerste keer dat we een massief zwart gat in realtime actief observeren. Credit: ESO/M. Kornmesser

Nieuwe waarnemingen van ESO's VLT en andere locaties tonen aan dat SDSS1335+0728 meer ultraviolet, optisch en infrarood licht uitstraalt, en meest recentelijk, röntgenstralen.

"Voor zover wij kunnen nagaan," zegt Graham, "is er niets bijzonder ongebruikelijks aan dit sterrenstelsel. We hebben het gewoon op een enigszins uniek moment betrapt. We verwachten dat de meeste sterrenstelsels een fase als deze doorgaan aangezien de meeste sterrenstelsels een supermassief zwart gat in hun centrum hebben. Verder onderzoek naar dit sterrenstelsel zal ons helpen dit proces beter te begrijpen en ons ook helpen andere voorbeelden te vinden."

Deze animatie toont de groeiende schijf van materiaal rond het massieve zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel SDSS1335+0728. Eind 2019 begon dit sterrenstelsel plotseling helderder te stralen dan ooit tevoren en werd geclassificeerd als een actieve galactische kern, aangedreven door het centrale zwarte gat dat zich voedt met het omringende materiaal. Credit: ESO/M. Kornmesser

Deze studie is gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics onder de titel "SDSS1335+0728: The awakening of a ~10^6 M⊙ black hole."

Meer informatie over dit onderzoek is te vinden in Witnessing a Massive Black Hole’s Dramatic Awakening.