Astronomen hebben de James Webb-ruimtetelescoop gebruikt om het centrale gebied van het Circinusstelsel te observeren, een relatief dichtbij actief sterrenstelsel op 13 miljoen lichtjaar afstand. Uit de nieuwe gegevens blijkt dat het superzware zwarte gat in de kern van het sterrenstelsel voornamelijk het omringende stof en gas consumeert, in plaats van deze in uitstromen uit te stoten, zoals eerder werd aangenomen. Deze bevinding daagt bestaande modellen uit over hoe actieve galactische kernen functioneren en benadrukt de kracht van Webbs geavanceerde beeldvormingsmogelijkheden.
Onthulling van de verborgen kern
Het Circinusstelsel, gecatalogiseerd als ESO 97-G13, is al lange tijd interessant voor onderzoekers vanwege de dichte, verduisterende wolken van gas en stof. Telescopen op de grond hadden moeite om deze sluier te doordringen, waardoor gedetailleerde waarnemingen van het centrale zwarte gat moeilijk werden. Webb overwon deze hindernis met behulp van een gespecialiseerde modus met hoog contrast, de Aperture Masking Interferometer, die licht door kleine openingen combineert om interferentiepatronen te creëren.
Deze techniek transformeerde Webb effectief in een miniatuurinterferometer, waardoor een scherp beeld ontstond van de centrale motor van het sterrenstelsel. Uit de analyse bleek dat het grootste deel van de infraroodstraling afkomstig is van een donutvormige torus van stof die het zwarte gat voedt, en niet van materiaal dat naar buiten stroomt.
Hoe zwarte gaten groeien
Superzware zwarte gaten groeien door omringende materie naar binnen te trekken. Dit materiaal hoopt zich op in een torus rond het zwarte gat en vormt zo een roterende accretieschijf. Wrijving binnen deze schijf verwarmt deze, waardoor deze intense straling uitzendt, waaronder infraroodlicht. De nieuwe gegevens van Webb bevestigen dat de belangrijkste bron van infrarode gloed nabij de kern van de Circinusnevel de binnenste gebieden van deze stoffige torus zijn, waarmee eerdere aannames over de dominantie van de uitstroom worden omvergeworpen.
“Het is de eerste keer dat een hoogcontrast-modus van Webb is gebruikt om naar een extragalactische bron te kijken”, zegt dr. Julien Girard van het Space Telescope Science Institute.
Implicaties voor toekomstig onderzoek
Deze doorbraak maakt de weg vrij voor meer gedetailleerd onderzoek naar zwarte gaten in andere sterrenstelsels. Door de contrastrijke beeldvorming van Webb op aanvullende doelen toe te passen, kunnen astronomen een grotere catalogus van emissiepatronen opbouwen, waarmee kan worden bepaald of het gedrag van het Circinusstelsel typisch of een uitzondering is. Er is een statistisch monster van zwarte gaten nodig om de relatie tussen accretieschijven, uitstroom en het totale vermogen van deze objecten te begrijpen.
De resultaten, gepubliceerd in Nature Communications, demonstreren het groeiende potentieel van interferometrische methoden in de ruimteastronomie. Nu verdere observaties gepland zijn, verlegt Webb de grenzen van ons vermogen om in de meest verborgen uithoeken van het heelal te kijken. Het team hoopt het monster uit te breiden naar tientallen zwarte gaten.
Uiteindelijk levert dit onderzoek een beter begrip op van de mechanica van zwarte gaten en benadrukt het de transformatieve kracht van nieuwe observatie-instrumenten in de astrofysica.
