Een radiosignaal uit het verre heelal kan afkomstig zijn van een sterrenstelsel met drie superzware zwarte gaten in haar centrum. Dat leiden Franse onderzoekers af uit metingen van radiobron 2201+315, op 4,76 miljard lichtjaar afstand.
Volgens de modellen van de onderzoekers ziet het centrum van het verre sterrenstelsel er als volgt uit: twee superzware zwarte gaten draaien op een afstand van ongeveer 4,2 lichtjaar om elkaar heen. De ene is ruwweg twee keer zo zwaar als de andere. Het derde superzware zwarte gat staat op ongeveer 5,2 lichtjaar van het centrum waar de andere twee om draaien, hun zogeheten massamiddelpunt. Dit exemplaar is een stuk lichter: zijn massa is slechts een honderdste van de massa van de andere twee.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Materieschijven en radio-jets
Superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels zenden vaak straalstromen (jets) van gas of plasma uit. Die jets ontstaan doordat het zwarte gat gas en stof uit zijn omgeving naar zich toe trekt. Dit materiaal verzamelt zich in een schijf van materie die om het zwarte gat heen draait. Een deel ervan valt in het zwarte gat. Bij de polen van het zwarte gat wordt een ander deel, door de turbulente energie, de ruimte in geblazen, zegt astronoom Jacques Roland van het astrofysica-instituut in Parijs.
Radiotelescopen op aarde kunnen de radiostraling van deze jets meten. Uit de metingen blijkt dat jets meestal geen rechte lijn vormen: ze wiebelen heen en weer.
Dat gewiebel kan ontstaan door een enkel, snel roterend zwart gat. Door de hoge snelheid en enorme massa zou die de ruimtetijd ter plekke vervormen, wat effect heeft op de jet. Een andere verklaring, schrijven de onderzoekers, is dat het centrum van het sterrenstelsel twee of meer superzware zwarte gaten bevat. De wisselwerking tussen die enorm zware objecten zorgt er dan voor dat een of meer materieschijven heen en weer schommelen.
Superzware zwarte gaten trio
De onderzoekers berekenden in een computermodel welk van de twee verklaringen het meest overeenkomt met de gemeten schommelingen in de radiostraling van dit sterrenstelsel. Het passende scenario bleek een systeem met drie zwarte gaten: twee grotere en een derde, die ongeveer 100 keer kleiner is dan de andere twee samen.
Systemen met meerdere superzware zwarte gaten kunnen ontstaan wanneer verschillende sterrenstelsels samensmelten, zegt Roland.
Spiraalvormige jets
‘Het onderzoek is een mooie toepassing van een model met meerdere superzware zwarte gaten’, zegt Koushik Chatterjee, onderzoeker bij het sterrenkundige instituut van de Universiteit van Amsterdam. ‘Maar de conclusies zijn niet robuust genoeg en ze zijn sterk afhankelijk van het model dat ze gebruiken. En ondanks dat dit stelsel eruitziet als een elliptisch sterrenstelsel – een mogelijke indicatie van oude samensmelting – zijn we er nog steeds niet honderd procent zeker van dat er momenteel meerdere zwarte gaten in het centrum zijn.’
Volgens Chatterjee is er nog een manier is om de jet-metingen te verklaren. ‘De wiebels in de jets kunnen ontstaan doordat het schroef- of spiraalvormige gasstromen zijn, die een interactie hebben met hun omgeving. Daarnaast laten sommige van mijn eigen modellen zien dat als het zwarte gat niet op één lijn zit met de materieschijf, jets kunnen kromtrekken. Dat kan ervoor zorgen dat de radiostraling ervan wiebelt.’
‘Jets zijn ingewikkelde beesten’, vervolgt Chatterjee. ‘Daarom denk ik dat er verschillende verklaringen mogelijk zijn. Het Franse onderzoek is niet de enige oplossing, maar het biedt een interessante mogelijkheid en het verdient nader onderzoek.’
