Naar de content

Superzware zwarte gaten onderdrukken stervorming

Nieuwe klasse sterrenstelsels geïntroduceerd: rode geisers

Kavli IPMU

Het werd al jaren vermoed, maar nu is er voor het eerst bewijs: een superzwaar zwart gat verhindert met zijn energieke straling de vorming van nieuwe sterren. Astronomen namen een sterrenstelsel waar waarvan het centrale zwarte gat zorgt voor een ‘sterrenwind’ die de stervorming lam legt.

Alsof er nog niet genoeg sterren zijn. In de honderden miljarden sterrenstelsels in het zichtbare universum worden doorgaans grote hoeveelheden nieuwe sterren geboren. Koude gaswolken storten onder invloed van de zwaartekracht in en vormen en een compacte gasbol: een ster. In onze eigen Melkweg zijn stervormingsgebieden dan ook te zien als indrukwekkende gaswolken. In veel verder weg staande sterrenstelsels is de mate van stervorming te achterhalen aan de hand van bepaalde soorten straling.

Maar er is iets vreemds aan de hand. Al jaren zien astronomen een flink aantal sterrenstelsels waarin nauwelijks sprake meer lijkt te zijn van stervorming. Sinds de oerknal lijkt dit aantal ‘slapende’ sterrenstelsels zelfs sterk toegenomen. Er moet dus een mechanisme zijn dat stervorming langdurig onderdrukt.

Extreem zware zwarte gaten

Al jaren denken astronomen dat de verklaring is te vinden in het hart van sterrenstelsels: daar bevinden zich meestal extreem zware zwarte gaten – met massa’s van miljoenen of miljarden keren de massa van de zon. Ondanks dat hun sterke zwaartekracht zelfs licht niet laat ontsnappen zijn zwarte gaten bronnen van energieke straling, afkomstig van sterk opgewarmde materie dat er omheen draait of erin valt. Volgens de theorie verwarmt deze straling op zijn beurt het interstellair gas, en verhindert zodoende samenklontering en daarmee stervorming.

Onder andere Japanse en Amerikaanse astronomen hebben nu voor het eerst observaties gedaan die deze theorie bevestigen. Ze keken naar een sterrenstelsel, informeel Akira genaamd, dat langzaam gas van een naburig stelsel aantrekt. Dat voedt het zwarte gat in het centrum en belemmert via het hierboven beschreven mechanisme stervormig. De bevindingen werden deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd.

Een impressie van de sterrenstelsels Tetso (links) en Akira (rechts). Gas dat door het rechter stelsel wordt aangetrokken, valt daar in het centrale zwarte gat. Op zijn beurt creëert dat een ‘sterrenwind’ naar buiten toe die de vorming van nieuwe sterren in Akira verhindert.

 Kavli IPMU

Galactische opwarming

De astronomen gebruikten data uit het zogenoemde Sloan Digital Sky Survey. Dat is een enorme inventarisatie van objecten in het universum, gemaakt met telescopen in Chili en de Verenigde Staten. Inmiddels bevat de database informatie van zo’n 500 miljoen objecten, waaronder sterrenstelsels. Hierin werden een aantal relatief nabije sterrenstelsels geïdentificeerd waarin zich nauwelijks nog nieuwe sterren vormen.

Specifiek keken de astronomen naar het bolvormig sterrenstelsel Akira (vernoemd naar een karakter uit een Japanse mangastrip). Ze waren in staat de snelheden van gas door het sterrenstelsel met relatief veel detail in kaart te brengen. Het blijkt dat er een sterke ‘sterrenwind’ – een stroom van geladen deeltjes – van binnen naar buiten is gericht, die interstellair gas opwarmt. Deze ‘galactische opwarming’ zou voldoende zijn om de vorming van nieuwe sterren te verhinderen omdat daarvoor juist koel gas nodig is.

Rode geisers

De waarnemingen gingen hand in hand met computermodellen die verklaarden dat de sterrenwind afkomstig is uit het galactische centrum. Metingen van de radiotelescoop Very Large Array (VLA) laten zien dat zich in het centrum van Akira een actief en zwaar zwart gat bevindt.

De astronomen schatten dat stervorming in zo’n tien procent van de slapende sterrenstelsels op een vergelijkbare manier wordt veroorzaakt. Daarmee behoort Akira tot een geheel nieuwe klasse sterrenstelsels: de zogenaamde rode geisers. Het centrale zwarte gat heeft daarbij het karakter van een uitbarstende geiser en laat in het sterrenstelsel uiteindelijk vooral oude en relatief rode sterren achter. De wetenschappers sluiten niet uit dat in de verre toekomst ook onze eigen Melkweg een rode geiser kan worden door invloeden van het centrale zwarte gat Sagittarius A*.

Bron
  • Cheung E. et al., Suppressing star formation in quiescent galaxies with supermassive black hole winds, Nature (26 mei 2016), DOI:10.1038/nature18006
ReactiesReageer