Als sterrenstelsels botsen, kan er allerlei chaos ontstaan. Hoewel het proces miljoenen jaren in beslag neemt, kan de samensmelting van twee sterrenstelsels ertoe leiden dat superzware zwarte gaten (SMBH's, die zich in hun centra bevinden) samensmelten en zelfs groter worden. Het kan er ook toe leiden dat sterren uit hun sterrenstelsels worden geschopt, waardoor ze en zelfs hun planetenstelsels de ruimte in worden gestuurd als 'schurkensterren'.
Maar volgens een nieuwe studie van een internationaal team van astronomen lijkt het erop dat SMBH's in sommige gevallen ook uit hun sterrenstelsels zouden kunnen worden geworpen na een fusie. Met behulp van gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en andere telescopen, ontdekte het team wat een 'afvallig superzwaar zwart gat' zou kunnen zijn dat weg van zijn melkweg reist.
Volgens de studie van het team - die verscheen in de Astrophysical Journal onder de titel A Potential Recoiling Supermassive Black Hole, CXO J101527.2 + 625911 - werd het afvallige zwarte gat gedetecteerd op een afstand van ongeveer 3,9 miljard lichtjaar van de aarde. Het lijkt afkomstig te zijn van binnen een elliptisch sterrenstelsel en bevat het equivalent van 160 miljoen keer de massa van onze zon.
Het team vond dit zwarte gat terwijl het door duizenden sterrenstelsels zocht naar bewijs van zwarte gaten die tekenen van beweging vertoonden. Dit bestond uit het doorzoeken van gegevens verkregen door de Chandra-röntgentelescoop voor heldere röntgenbronnen - een veelvoorkomend kenmerk van snelgroeiende SMBH's - die werden waargenomen als onderdeel van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
Vervolgens keken ze naar Hubble-gegevens van al deze röntgenstralen met heldere sterrenstelsels om te zien of deze twee heldere pieken in het midden van een van de sterrenstelsels zouden onthullen. Deze heldere pieken zouden een veelbetekenende aanwijzing zijn dat er een paar superzware zwarte gaten aanwezig waren, of dat een terugspringend zwart gat zich van het centrum van de melkweg verwijderde. Ten slotte onderzochten de astronomen de spectrale SDSS-gegevens, die laten zien hoe de hoeveelheid optisch licht varieert met de golflengte.
Van dit alles vonden de onderzoekers steevast wat zij beschouwden als een goede kandidaat voor een afvallig zwart gat. Met de hulpgegevens van de SDSS en de Keck-telescoop op Hawaï hebben ze vastgesteld dat deze kandidaat zich in de buurt van, maar zichtbaar ten opzichte van, het centrum van zijn sterrenstelsel bevond. Ze merkten ook op dat het een snelheid had die anders was dan de melkweg - eigenschappen die suggereerden dat het zichzelf bewoog.
De onderstaande afbeelding, die is gegenereerd op basis van Hubble-gegevens, toont de twee heldere punten nabij het centrum van de melkweg. Terwijl die aan de linkerkant zich in het centrum bevond, bevond die aan de rechterkant (de afvallige SMBH) zich op ongeveer 3.000 lichtjaar afstand van het centrum. Tussen de röntgenstraling en optische gegevens wezen alle indicaties erop dat het een zwart gat was dat uit zijn melkweg was geschopt.
In termen van wat dit had kunnen veroorzaken, waagde het team dat het achterste gat mogelijk was "teruggedraaid" toen twee kleinere SMBH's botsten en samenkwamen. Deze botsing zou zwaartekrachtsgolven hebben gegenereerd die het zwarte gat uit het centrum van de melkweg hadden kunnen duwen. Verder waagden ze het dat het zwarte gat mogelijk is gevormd en in beweging is gebracht door de botsing van twee kleinere zwarte gaten.
Een andere mogelijke verklaring is dat twee SMBH's zich in het centrum van dit sterrenstelsel bevinden, maar één ervan geen detecteerbare straling produceert - wat zou betekenen dat het te langzaam groeit. De onderzoekers zijn echter voorstander van de verklaring dat wat ze hebben waargenomen een afvallig zwart gat was, omdat het meer consistent lijkt te zijn met het bewijs. Hun onderzoek toonde bijvoorbeeld tekenen aan dat het gaststelsel in de buitenste regionen enige verstoring ervoer.
Dit is een mogelijke aanwijzing dat de fusie tussen de twee sterrenstelsels in het relatief recente verleden heeft plaatsgevonden. Aangezien wordt aangenomen dat SMBH-fusies plaatsvinden wanneer hun gaststelsels samenvloeien, is dit voorbehoud in het voordeel van de afvallige theorie van het zwarte gat. Bovendien toonden de gegevens aan dat in dit sterrenstelsel zich in hoog tempo sterren vormden. Dit komt overeen met computersimulaties die voorspellen dat fuserende sterrenstelsels een verhoogde snelheid van stervorming ervaren.
Maar natuurlijk is aanvullend onderzoek nodig voordat er conclusies kunnen worden getrokken. Ondertussen zijn de bevindingen waarschijnlijk van bijzonder belang voor astronomen. Deze studie heeft niet alleen betrekking op een werkelijk zeldzaam fenomeen - een SMBH die in beweging is in plaats van in het centrum van een sterrenstelsel te rusten - maar de unieke eigenschappen kunnen ons helpen meer te leren over deze zeldzame en raadselachtige kenmerken.
Ten eerste zou de studie van SMBH's meer kunnen onthullen over de snelheid en draairichting van deze raadselachtige objecten voordat ze samensmelten. Hieruit zouden astronomen beter kunnen voorspellen wanneer en waar SMBH's op het punt staan te fuseren. Het bestuderen van de snelheid van het terugveren van zwarte gaten zou ook aanvullende informatie over zwaartekrachtgolven kunnen onthullen, wat extra geheimen over de aard van de ruimtetijd zou kunnen ontsluiten.
En bovenal, getuige zijn van een afvallig zwart gat is een kans om een aantal fantastische krachten aan het werk te zien. Ervan uitgaande dat de waarnemingen correct zijn, zullen er ongetwijfeld vervolgonderzoeken zijn die zijn ontworpen om te zien waar de SMBH reist en welk effect deze heeft op de omringende kosmische omgeving.
Al sinds de jaren zeventig zijn wetenschappers van mening dat de meeste sterrenstelsels SMBH's als middelpunt hebben. In de daaropvolgende jaren en decennia bevestigde onderzoek de aanwezigheid van zwarte gaten, niet alleen in het centrum van ons sterrenstelsel - Boogschutter A * - maar in het centrum van alle bijna alle bekende massieve sterrenstelsels. Variërend in massa van honderdduizenden tot miljarden zonsmassa's, oefenen deze objecten een krachtige invloed uit op hun respectievelijke sterrenstelsels.
Geniet zeker van deze video, met dank aan de Chandra X-Ray Observatory:
