De Hubble-opname hierboven toont een vreemd sterrenstelsel, bekend als Mrk 273. De vreemde vorm - inclusief het infrarode heldere centrum en de lange staart die zich 130.000 lichtjaar in de ruimte uitstrekt - is een sterke aanwijzing voor een fusie tussen sterrenstelsels.
Nabij-infraroodwaarnemingen hebben een kern met meerdere componenten onthuld, maar de details van een dergelijke aanblik zijn jarenlang verborgen gebleven door stof. Met verdere gegevens van de Keck-telescoop, gevestigd in Hawaï, hebben astronomen geverifieerd dat dit object het resultaat is van een fusie tussen sterrenstelsels, met het infrarode heldere centrum bestaande uit twee actieve galactische kernen - intens lichtgevende kernen aangedreven door superzware zwarte gaten.
In het centrum van elk sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat. Hoewel de naam opwindend klinkt, is ons superzware zwarte gat, Sgr A *, behoorlijk rustig. Maar in het middelpunt van elk vroeg de Melkweg doemt het tegenovergestelde op: een actieve galactische kern (afgekort AGN). Er zijn ook veel AGN in het nabije heelal, maar de vraag luidt: hoe en wanneer worden deze zwarte gaten actief?
Om het antwoord te vinden, kijken astronomen naar samenvoegende sterrenstelsels. Wanneer twee sterrenstelsels botsen, vallen de superzware zwarte gaten naar het midden van het samengevoegde sterrenstelsel, wat resulteert in een binair zwartgatsysteem. In dit stadium blijven ze rustige zwarte gaten, maar ze zullen waarschijnlijk binnenkort actief worden.
"De aangroei van materiaal op een rustig zwart gat in het midden van een sterrenstelsel zal het in staat stellen om in omvang te groeien, wat leidt tot het evenement waarbij de kern wordt" ingeschakeld "en actief wordt", Dr. Vivian U, hoofdauteur van de studie, vertelde Space Magazine. “Aangezien interactie van sterrenstelsels middelen voor gasvormig materiaal in de sterrenstelsels van voorlopers biedt om impulsmoment en trechters naar het midden van het systeem te verliezen, wordt aangenomen dat het een rol speelt bij het activeren van AGN. Het is echter moeilijk precies vast te stellen hoe en wanneer in een fusiesysteem deze activering plaatsvindt. ”
Hoewel bekend is dat een AGN kan 'inschakelen' vóór de laatste samensmelting van de twee zwarte gaten, is het onbekend wanneer dit zal gebeuren. Heel wat systemen hosten geen dubbele AGN. Voor degenen die dat wel doen, weten we niet of synchrone ontsteking optreedt of niet.
Mrk 273 is een krachtig voorbeeld om te studeren. Het team gebruikte nabij-infraroodinstrumenten op de Keck-telescoop om langs het stof te tasten. Adaptieve optica verwijderde ook de vervagingseffecten veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde, waardoor een veel schoner beeld mogelijk werd - passend bij de Hubble-ruimtetelescoop, vanaf de grond.
"De clou is dat Mrk 273, een geavanceerd laat stadium-fusiesysteem voor sterrenstelsels, twee atoomkernen herbergt die nog niet volledig zijn samengesmolten", legt dr. U uit. De aanwezigheid van twee superzware zwarte gaten kan gemakkelijk worden onderscheiden van de snel roterende gasschijven die de twee kernen omringen.
"Beide kernen zijn al aangezet, zoals blijkt uit de gecollimeerde uitstromen (een typische AGN-handtekening) die we waarnemen", vertelde Dr. U me. Zulk een hoge hoeveelheid energie die vrijkomt uit beide superzware zwarte gaten suggereert dat Mrk 273 een dubbel AGN-systeem is. Deze opwindende resultaten markeren een cruciale stap om te begrijpen hoe fusies van sterrenstelsels een superzwaar zwart gat kunnen 'inschakelen'.
Het team heeft bijna-infraroodgegevens verzameld voor een groot aantal fusies van sterrenstelsels in verschillende fuserende staten. Met de nieuwe dataset wil Dr. U "begrijpen hoe de aard van de nucleaire stervorming en AGN-activiteit kan veranderen naarmate een stelsel van sterrenstelsels door de interactie vordert."
De resultaten worden gepubliceerd in het Astrophysical Journal (preprint hier beschikbaar).
