Al jaren jagen astronoom Karl Gebhardt en afgestudeerde student Jeremy Murphy aan de Universiteit van Texas in Austin naar zwarte gaten - de dichte concentratie van materie in het centrum van sterrenstelsels. Ze vonden een zwart gat van 6,7 miljard keer de massa van onze zon in het centrum van de M87.
Maar nu verbrijzelden ze hun eigen record. Door nieuwe gegevens van meerdere waarnemingen te combineren, hebben ze niet één maar twee superzware zwarte gaten gevonden die elk wel 10 miljard zonnen wegen.
'Ze worden alleen maar groter', zei Gebhardt.
Zwarte gaten zijn gemaakt van extreem dicht opeengepakt materiaal. Ze produceren zo'n sterk zwaartekrachtsveld dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Omdat ze niet direct kunnen worden gezien, vinden astronomen zwarte gaten door de banen van sterren rond deze gigantische onzichtbare massa's te plotten. De vorm en grootte van de banen van deze sterren kunnen de massa van het zwarte gat bepalen.
Exploderende sterren, supernova's genoemd, laten vaak zwarte gaten achter, maar deze wegen slechts zoveel als de enkele ster. Zwarte gaten miljarden keren is de massa van onze zon zo groot geworden. Hoogstwaarschijnlijk heeft een gewoon zwart gat een ander gat opgegeten, enorme aantallen sterren en de enorme hoeveelheid gas die ze bevatten gevangen genomen, of het gevolg zijn van twee botsende sterrenstelsels. Hoe groter de botsing, hoe groter het zwarte gat.
De superzware zwarte gaten die Gebhardt en Murphy hebben gevonden, bevinden zich in de centra van twee sterrenstelsels op meer dan 300 miljoen lichtjaar van de aarde. Eén met een gewicht van 9,7 miljard zonsmassa's bevindt zich in het elliptische sterrenstelsel NGC 3842, het helderste sterrenstelsel in de Leo-cluster van sterrenstelsels op 320 miljoen lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Leo. De andere is even groot of groter en bevindt zich in het elliptische sterrenstelsel NGC 4889, het helderste sterrenstelsel in de Coma-cluster, ongeveer 336 miljoen lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Coma Berenices.
Elk van deze zwarte gaten heeft een gebeurtenishorizon - het punt van geen terugkeer waar niets, zelfs het licht niet aan hun zwaartekracht kan ontsnappen - 200 keer groter dan de baan van de aarde (of vijf keer de baan van Pluto). Dat is een verbijsterende 29.929.600.000 kilometer of 18.597.391.235 mijl. Buiten de gebeurtenishorizon heeft elk een gravitatie-invloed die zich uitstrekt over 4.000 lichtjaar in elke richting.
Ter vergelijking: het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel heeft een eventhorizon van slechts een vijfde van de baan van Mercurius - ongeveer 11.600.000 kilometer of 7.207.905 mijl. Deze superzware zwarte gaten zijn 2500 keer zo zwaar als de onze.
Gebhardt en Murphy vonden de superzware zwarte gaten door gegevens uit meerdere bronnen te combineren. Waarnemingen van de Gemini- en Keck-telescopen onthulden de kleinste, binnenste delen van deze sterrenstelsels, terwijl gegevens van de George en Cynthia Mitchell-spectrograaf op de 2,7 meter lange Harlan J. Smith-telescoop hun grootste, buitenste gebieden onthulden.
Alles in elkaar zetten om de massa van de zwarte gaten af te leiden, was een uitdaging. "We hadden computersimulaties nodig die zulke grote schaalveranderingen aankunnen", zei Gebhardt. 'Dit kan alleen op een supercomputer.'
Maar de uitbetaling houdt niet op bij het vinden van dit enorme galactische centrum. De ontdekking heeft veel belangrijkere implicaties. Het 'vertelt ons iets fundamenteels over hoe sterrenstelsels ontstaan', zei Gebhardt.
Deze zwarte gaten kunnen de donkere overblijfselen zijn van voorheen heldere sterrenstelsels die quasars worden genoemd. Het vroege universum zat vol met quasars, waarvan sommigen dachten dat ze werden aangedreven door zwarte gaten van 10 miljard zonsmassa's of meer. Astronomen vroegen zich af waar deze superzware galactische centra sindsdien naar zijn verdwenen.
Gebhardt en Murphy hebben misschien een sleutelstuk gevonden bij het oplossen van het mysterie. Hun twee superzware zwarte gaten kunnen licht werpen op hoe zwarte gaten en hun sterrenstelsels sinds het vroege universum met elkaar in wisselwerking staan. Ze kunnen een ontbrekende schakel zijn tussen oude quasars en moderne superzware zwarte gaten.
Bron: persbericht McDonald Observatory.
