Van een NASA-persbericht:
Gezien in röntgenstralen is de hele lucht gloeiend. Het probleem was dat er te weinig van hen werden gedetecteerd om het werk te doen.
Een internationaal team van wetenschappers dat gegevens van NASA's Swift-satelliet gebruikt, bevestigt het bestaan van een grotendeels ongeziene populatie van door zwarte gaten aangedreven sterrenstelsels. Hun röntgenstraling wordt zo sterk geabsorbeerd dat er niet veel meer dan een dozijn bekend is. Maar astronomen zeggen dat ondanks de sterk gedimde röntgenstralen de bronnen het topje van de ijsberg kunnen vertegenwoordigen, goed voor ten minste een vijfde van alle actieve sterrenstelsels.
"Deze zwaar gehulde zwarte gaten zijn overal om ons heen", zegt Neil Gehrels, de hoofdonderzoeker van Swift bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Md., En co-auteur van de nieuwe studie. 'Maar vóór Swift waren ze gewoon te zwak en te duister voor ons om te zien.'
De bevindingen verschijnen in het nummer van 10 februari van The Astrophysical Journal.
De meeste grote sterrenstelsels bevatten een gigantisch centraal zwart gat, en die waargenomen in de Swift-studie wegen ongeveer 100 miljoen keer de massa van de zon. In een actief sterrenstelsel drijft materie die naar het superzware zwarte gat valt, hoge energie-emissies op die zo intens zijn dat twee klassen van actieve sterrenstelsels, quasars en blazars, de meest lichtgevende objecten in het universum zijn.
Door de röntgenachtergrond vermoedden astronomen dat er nog onvoldoende melkwegstelsels waren. Astronomen konden er nooit zeker van zijn dat ze de meeste van de dichtstbijzijnde actieve sterrenstelsels hadden gedetecteerd. Dikke wolken stof en gas omringen het centrale zwarte gat en schermen ultraviolet, optisch en energiezuinig (of zacht) röntgenlicht af. Hoewel infraroodstraling door het materiaal kan dringen, kan het worden verward met warm stof in de stervormingsgebieden van de melkweg.
Sommige van de meer energetische röntgenstralen van het zwarte gat doordringen echter de lijkwade, en dat is waar Swift binnenkomt.
Sinds 2004 brengt Swift's Burst Alert Telescope (BAT), ontwikkeld en geëxploiteerd door NASA Goddard, de hele lucht in kaart in harde röntgenstralen met energieën tussen 15.000 en 200.000 elektronvolt - duizenden keren de energie van zichtbaar licht. De enquête werd jaar na jaar geleidelijk opgebouwd en is nu de grootste, meest gevoelige en meest volledige telling van deze energieën. Het omvat honderden actieve sterrenstelsels tot een afstand van 650 miljoen lichtjaar.
Uit deze steekproef verwijderden de onderzoekers bronnen op minder dan 15 graden afstand van het stoffige, drukke vlak van ons eigen sterrenstelsel. Alle actieve sterrenstelsels met een energetische deeltjesstraal werden evenmin in aanmerking genomen, waardoor er 199 sterrenstelsels overblijven.
Hoewel er veel verschillende soorten actieve melkwegstelsels zijn, verklaren astronomen de verschillende waargenomen eigenschappen op basis van hoe de melkweg in onze gezichtslijn staat. We zien de helderste bijna naar voren gericht, maar naarmate de hoek groter wordt, absorbeert de omringende ring van gas en stof toenemende hoeveelheden van de emissies van het zwarte gat.
Astronomen gingen ervan uit dat er veel actieve sterrenstelsels op ons waren gericht, maar ze konden gewoon niet worden gedetecteerd omdat de gasschijf de emissies te sterk verzwakt.
'Deze extreem verduisterde actieve sterrenstelsels zijn erg zwak en moeilijk te vinden. Van een steekproef van 199 bronnen ontdekten we er slechts negen ”, zegt Davide Burlon, de hoofdauteur van de studie en een afgestudeerde student aan het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in München.
"Maar zelfs de BBT van Swift heeft moeite om deze sterk geabsorbeerde bronnen te vinden, en we weten dat de enquête ze onderschat", legt Burlon uit. "Toen we hier rekening mee hielden, ontdekten we dat deze gehulde actieve sterrenstelsels zeer talrijk zijn en ongeveer 20 tot 30 procent van het totaal uitmaken."
"Met Swift hebben we nu precies gekwantificeerd hoeveel actieve sterrenstelsels er om ons heen zijn - echt, in onze achtertuin", zegt Marco Ajello van het SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, Californië. "Het aantal is groot en het stemt overeen met modellen die zeggen verantwoordelijk te zijn voor het grootste deel van de röntgenachtergrond. ” Als de getallen consistent blijven op grotere afstanden, toen het universum aanzienlijk jonger was, zijn er genoeg superzware zwarte gaten om rekening te houden met de kosmische röntgenachtergrond.
Het team voegde vervolgens Swift BAT-gegevens samen met gearchiveerde waarnemingen van de röntgentelescoop om te bestuderen hoe de intensiteit van de emissies van de sterrenstelsels veranderde bij verschillende röntgenenergieën.
"Dit is de eerste keer dat we het gemiddelde spectrum van sterk geabsorbeerde actieve sterrenstelsels kunnen onderzoeken", zegt Ajello. "Deze sterrenstelsels zijn verantwoordelijk voor de vorm van de kosmische röntgenachtergrond - ze creëren de piek van zijn energie."
Dit alles komt overeen met het idee dat de kosmische röntgenachtergrond het resultaat is van emissie van verduisterde superzware zwarte gaten die actief waren toen het universum 7 miljard jaar oud was, of ongeveer de helft van zijn huidige leeftijd.
Swift, gelanceerd in november 2004, wordt beheerd door Goddard. Het is gebouwd en wordt beheerd in samenwerking met Penn State, het Los Alamos National Laboratory in New Mexico en General Dynamics in Falls Church, Va .; de University of Leicester en Mullard Space Sciences Laboratory in het Verenigd Koninkrijk; Brera Observatory en de Italian Space Agency in Italië; plus extra partners in Duitsland en Japan.
