Praten over een stoere buurt! Zelfs zwarte gaten zijn niet welkom in melkwegstelsel CID-42, op ongeveer 4 miljard lichtjaar afstand van de aarde. Dit fenomeen, bekend als een teruggetrokken zwart gat, vindt plaats als gevolg van een zwaartekrachtsgolf "kick" door het samenvoegen van twee zwarte gaten.
Hoewel deze gebeurtenis waarschijnlijk zeldzaam is, kan het betekenen dat er gigantische zwarte gaten rondzwerven in de uitgestrekte ruimtes tussen sterrenstelsels.
"Deze zwarte gaten zouden voor ons onzichtbaar zijn", zegt Laura Blecha van het Harvard Center for Astrophysics, co-auteur van een nieuwe studie, "omdat ze al het gas dat hen omringt hebben verbruikt nadat ze uit hun eigen melkwegstelsel zijn gegooid."
Eerdere onderzoeken naar CID-42 hebben een heldere röntgenbron gedetecteerd die waarschijnlijk wordt veroorzaakt door oververhit materiaal rond een of meer superzware zwarte gaten. Astronomen konden echter niet onderscheiden of de röntgenstralen afkomstig waren van een of beide optische bronnen omdat Chandra niet rechtstreeks op CID-42 was gericht, wat een röntgenbron opleverde die minder scherp was dan normaal.
De nieuwe gegevens helpen duidelijk te maken dat röntgenstralen slechts afkomstig waren van een van de bronnen. Het team denkt dat toen twee sterrenstelsels botsten, ook de superzware zwarte gaten in het centrum van elk sterrenstelsel botsten. De twee zwarte gaten versmolten vervolgens tot een enkel zwart gat dat terugdeinsde voor zwaartekrachtsgolven die door de botsing werden veroorzaakt, waardoor het nieuw samengevoegde zwarte gat een voldoende grote schop kreeg om uiteindelijk uit de melkweg te ontsnappen.
"Het is moeilijk te geloven dat een superzwaar zwart gat, dat miljoenen keren de massa van de zon weegt, überhaupt met enorme snelheid uit een melkweg kan worden geschopt", zegt Francesca Civano van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA ), die de nieuwe studie leidde. "Maar deze nieuwe gegevens ondersteunen het idee dat zwaartekrachtsgolven - rimpelingen in het weefsel van de ruimte die eerst door Albert Einstein werden voorspeld maar nooit direct werden gedetecteerd - een extreem krachtige kracht kunnen uitoefenen."
Bijna een eeuw geleden formuleerde Albert Einstein de moderne reeks vergelijkingen - algemene relativiteitstheorie - die worden gebruikt om de zwaartekracht te beschrijven.
"De vergelijkingen van Einstein zijn zo ingewikkeld dat we ze pas een paar jaar geleden nauwkeurig konden oplossen voor een relatief eenvoudig systeem van twee zwarte gaten in een gebonden baan", zegt co-auteur Avi Loeb van het Harvard Center for Astrophysics. 'Zo'n systeem ontstaat natuurlijk als gevolg van een fusie tussen twee sterrenstelsels, die elk een enkel zwart gat in het midden bevatten. De exacte oplossing voor de vergelijkingen van Einstein, verkregen met geavanceerde computeralgoritmen, laat zien dat de twee zwarte gaten samensmelten tot een enkel zwart gat dat als een raket in een voorkeursrichting wordt getrapt vanwege de directionele emissie van gravitatiegolven die dienen als de substantie die naar buiten komt van de raketuitlaat. '
Als CID-42 inderdaad door dit mechanisme is geproduceerd, biedt het de eerste observationele validatie van Einsteins vergelijkingen in het onontdekte regime van dynamische sterke zwaartekracht, dat verantwoordelijk is voor gravitatiegolfschoppen.
Aanvullende gegevens van de op de grond gebaseerde Magellan- en Very Large Telescopes in Chili leverden een spectrum op dat suggereerde dat de twee bronnen in CID-42 uit elkaar gaan met een snelheid van ten minste 5 miljoen kilometer per uur (3 miljoen mijl per uur).
Er zijn twee andere mogelijke verklaringen voor wat er gebeurt in CID-42. Men zou een ontmoeting tussen drie superzware zwarte gaten hebben, waardoor de lichtste zou worden uitgeworpen. Een ander idee is dat CID-42 twee superzware zwarte gaten bevat die naar elkaar toe draaien, in plaats van dat er één snel weg beweegt.
Beide alternatieve verklaringen zouden vereisen dat ten minste één van de superzware zwarte gaten zeer onzichtbaar is, aangezien slechts één heldere röntgenbron wordt waargenomen. De Chandra-gegevens ondersteunen dus het idee van een terugslag van een zwart gat vanwege zwaartekrachtgolven.
Deze resultaten zullen verschijnen in het nummer van 10 juni van The Astrophysical Journal.
Lees de teampapieren:
Chandra Hoge resolutie waarnemingen van CID-42, een kandidaat die SMBH terugdeinst
Beperkingen op de aard van CID-42: terugslagschop of superzwaar zwart gatenpaar?
Bron: NASA, Chandra
