Astronomen die de James Webb-ruimtetelescoop gebruiken, hebben een belangrijke observatie gedaan over hoe superzware zwarte gaten materie consumeren. Het onderzoek, gericht op het Circinus-sterrenstelsel op 13 miljoen lichtjaar afstand, laat zien dat bijna al het stof en gas dat het zwarte gat voedt, geconcentreerd is in een dichte ring, in plaats van verstrooid te worden door uitstromen, zoals eerder werd aangenomen. Deze ontdekking daagt tientallen jaren van modellen uit en geeft een duidelijker beeld van hoe sterrenstelsels infrarood licht uitstralen.
De onverwachte structuur van de brandstofvoorziening van een zwart gat
Jarenlang geloofden wetenschappers dat de helderste infraroodemissies van actieve sterrenstelsels voornamelijk werden geproduceerd door stromen heet gas die door zwarte gaten naar buiten werden geduwd. De hoge-resolutiebeelden van Webb laten echter het tegenovergestelde zien: ongeveer 87% van het gloeiende stof bevindt zich op een compact disk die het zwarte gat voedt, terwijl minder dan 1% als uitlaatgassen wordt uitgestoten. Deze structuur, bekend als een ‘torus’, fungeert zowel als een trechter als als een regelaar: het materiaal wordt naar binnen geleid en tegelijkertijd wordt gecontroleerd hoe de energie ontsnapt.
“Sinds de jaren ’90 is het niet meer mogelijk geweest om overtollige infraroodemissies te verklaren… De modellen houden alleen rekening met de torus of de uitstroom, maar kunnen die overmaat niet verklaren.” – Enrique Lopez-Rodriguez, Universiteit van South Carolina
Waarom dit ertoe doet: ons begrip van sterrenstelsels verfijnen
De nieuwe bevindingen zijn belangrijk omdat ze een herbeoordeling afdwingen van de manier waarop galactische energie wordt geproduceerd. Zwarte gaten zijn centrale motoren in veel sterrenstelsels, en het nauwkeurig modelleren van hun gedrag is cruciaal voor het begrijpen van de galactische evolutie. De oude modellen waren incompleet. De discrepantie tussen voorspeld en waargenomen infrarood licht heeft astronomen tientallen jaren in verwarring gebracht, en dit onderzoek biedt eindelijk een sterke verklaring: de brandstofbron is veel gerichter dan eerder werd gedacht.
Hoe de ontdekking werd gedaan
Het team bereikte deze doorbraak met behulp van Webb’s Aperture Masking Interferometer, een geavanceerd hulpmiddel dat de resolutie van de telescoop effectief verdubbelt door licht uit meerdere kleine openingen te combineren. Met deze techniek konden onderzoekers scherpe beelden van het centrum van het Circinusstelsel reconstrueren, waardoor voorheen verborgen details van de voedingszone van het zwarte gat zichtbaar werden. Dit is de eerste keer dat een in de ruimte gestationeerde infraroodinterferometer is gebruikt om een object buiten onze Melkweg te bestuderen, wat de deur opent voor soortgelijke waarnemingen van andere zwarte gaten.
De toekomst van onderzoek naar zwarte gaten
Om te bevestigen of Circinus een uitbijter of representatief is voor andere zwarte gaten, zijn wetenschappers van plan hun steekproefomvang uit te breiden. Er zal een statistisch onderzoek van een tiental of twintig zwarte gaten nodig zijn om de gemeenschappelijke patronen van accretieschijven en uitstroom te bepalen. Deze verfijnde gegevens zullen nauwkeurigere modellen van de galactische energieproductie en een dieper begrip van deze mysterieuze kosmische motoren mogelijk maken.
De ontdekking onderstreept de kracht van nieuwe technologieën zoals Webb bij het omverwerpen van lang gekoesterde aannames en het verschaffen van een duidelijker beeld van de meest extreme verschijnselen in het universum.
