Als je door de enorme omvang van astronomische objecten te beschouwen je nogal nietig en onbeduidend voelt, dan zal deze nieuwe ontdekking je een absoluut oneindig klein gevoel geven.
Het is bijna onmogelijk om je zo'n groot object voor te stellen: een super massief zwart gat dat 40 miljard keer zo zwaar is als onze zon. Maar daar zit het, midden in een supergigant elliptisch stelsel genaamd Holmberg 15A. Holmberg 15A is ongeveer 700 miljoen lichtjaar verwijderd, in het centrum van de Abell 85-sterrenstelselcluster.
Deze kolos is eerder in het dradenkruis van astronomen geweest. Voorheen werd de massa geschat op 310 miljard keer de massa van de zon, een bijna ondenkbare omvang. Maar die schatting was gebaseerd op indirecte metingen. In deze nieuwe studie volgden astronomen de beweging van sterren rond het zwarte gat en bedachten 40 miljard keer de massa van de zon.
Aangezien deze nieuwe meting is gebaseerd op directe waarneming, is deze nauwkeuriger.
De studie die deze nieuwe meting beschrijft, is ingediend bij The Astrophysical Journal, maar is nog niet door vakgenoten beoordeeld. Het heet "Een 40 miljard zonne-massa zwart gat in de uiterste kern van Holm 15A, het centrale sterrenstelsel van Abell 85."
Het artikel is gebaseerd op slechts twee nachten observaties met het Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) -instrument op de Very Large Telescope (VLT) van ESO bij de Paranal-sterrenwacht in het noorden van Chili. Met behulp van modellen en waarnemingen observeerde het team van astronomen achter dit werk de stellaire kinematica van de sterren die om het gat cirkelen. Ze zeggen dat dit zwarte gat een recordbreker is. "... de SMBH in het centrum van Holm 15A is tot nu toe het meest massieve dynamisch bepaalde zwarte gat."
Voor alle duidelijkheid, dit is niet de meest massieve SMBH die ooit is gevonden. Die titel behoort, voorlopig althans, tot het Ultra Massive Black Hole (UMBH) in het midden van TON 618, een extreem lichtgevende quasar op meer dan 10 miljard lichtjaar afstand. Die kolos is 66 miljard keer zo zwaar als de zon. Maar die UMBH werd indirect gemeten, dus de massameting kan worden herzien.
Het is een uitdaging om je iets voor te stellen dat 40 miljard keer zo zwaar is als de zon. Om het in perspectief te plaatsen, stel je deze SMBH voor die zich in het centrum van ons zonnestelsel bevindt, waar de zon is. Als het er was, zou het zich uitstrekken tot Pluto en ver daarbuiten.
Pluto is ongeveer 40 astronomische eenheden (AU) verwijderd van de zon. En de Kuipergordel strekt zich uit tot ongeveer 50 AU. De heliopauze is ongeveer 123 AU verwijderd van de zon. Maar deze SMBH zou zich helemaal uitstrekken tot ongeveer 790 AU. Dat komt dicht bij het begin van de Oort Cloud, die ergens rond de 1000 AU begint.
Het is niet alleen het formaat van de SMBH dat opmerkelijk is. Volgens andere meetmethoden is het zelfs groter dan verwacht. "De SMBH van Holm 15A is niet alleen de meest massieve tot nu toe, hij is ook vier tot negen keer groter dan verwacht, gezien de uitpuilende stellaire massa van het sterrenstelsel en de verspreiding van de stellaire snelheid", aldus de auteurs in hun paper.
Maar hoe werd deze SMBH zo groot?
Het is waarschijnlijk ontstaan toen twee Early Type Galaxies (ETG) fuseerden. In dit geval zouden beide ETG's uitgeputte kernen hebben gehad, wat betekent dat er niet veel sterren zijn. Dit type fusie is volgens de auteurs waarschijnlijk zeldzaam en verklaart waarom dit beest zo opmerkelijk is.
Het is ook mogelijk dat de SMBH van Holm 15A het resultaat is van een fusie tussen meer dan twee ETG's. "... als Holm 15A in het verleden een vroege versnelde evolutie doormaakte, dan zou het heel goed kunnen zijn dat er niet alleen sprake was van een binair zwart gat, maar mogelijk ook van een ingewikkelder scenario met meerdere zwarte gaten."
Het team van astronomen is van plan hun werk voort te zetten. Ze denken dat hun gedetailleerde analyse meer informatie kan onthullen over de fusiegeschiedenis van enorme sterrenstelsels en de zwarte gaten in hun centra.
“Op dit moment is Holm 15A slechts de eerste massieve ETG met een bijna exponentiële kern die dynamisch tot in detail is onderzocht. Dynamische modellen en fotometrische ontledingen van andere, vergelijkbare sterrenstelsels zouden kunnen helpen om meer licht te werpen op de vragen met betrekking tot hun vorming en evolutie. ”
Het is mogelijk dat we steeds grotere zwarte gaten zullen vinden en dat we nieuwe namen moeten blijven verzinnen voor de groottecategorieën. We hebben zwarte gaten gehad, toen supergrote zwarte gaten, en nu ultragrote zwarte gaten.
Sommige astrofysici zeggen dat er waarschijnlijk een limiet is aan hoe groot een zwart gat kan worden voordat de schijf van gas instort en stopt met groeien. Die limiet is ongeveer 50 miljard zonsmassa's. Maar als twee zwarte gaten samenkomen die die limiet al hebben bereikt, dan is een UMBH met maximaal 100 miljard zonsmassa's mogelijk.
Dat is bijna ondenkbaar. En als drie zwarte gaten zouden kunnen samenvloeien, wat betekent dat dan voor de massagrenzen van zwart gaten?
In ieder geval is er nog veel werk aan de winkel voordat we echt begrijpen waar deze kolossen vandaan komen en hoe groot ze kunnen worden. Het LIGO-observatorium heeft vanaf 2018 tien fusies van zwarte gatenparen gedetecteerd en ze zeggen dat ze er uiteindelijk één per week kunnen detecteren. Er is dus geen gebrek aan mogelijkheden om ze te bestuderen.
Meer:
- Onderzoeksartikel: EEN 40 MILJARD MILIEU ZWART GAT IN DE EXTREEM KERN VAN HOLM 15A, DE CENTRALE GALAXY VAN ABELL 85
- New Scientist: Zwarte gaten hebben een maximale grootte van 50 miljard zonnen
- Space Magazine: Zoals verwacht, vindt de nieuw geüpgradede LIGO elke week een Black Hole-fusie
- Space Magazine: Astronomen zien bewijs van superzware zwarte gaten die zich direct in het vroege heelal vormen
- Space Magazine Video: superzware zwarte gaten of hun sterrenstelsels? Welke kwam er eerst?
