Van sterrenzaden tot kosmische reuzen: de groei van superzware zwarte gaten

AmsterdamWetenschappers beginnen te begrijpen hoe superzware zwarte gaten zo enorm groot worden. Een groep astronomen van Penn State bestudeerde de groei van deze zwarte gaten gedurende 12 miljard jaar. Hiervoor maakten ze gebruik van nieuwe röntgenobservaties en computersimulaties.

Zware zwarte gaten bevinden zich in het hart van sterrenstelsels en wegen miljoenen tot miljarden keer meer dan de zon. Dit onderzoek onderzoekt hoe deze zwarte gaten zijn gegroeid vanaf 1,8 miljard jaar na het ontstaan van het universum tot nu toe, wat 13,8 miljard jaar later is.

Here's wat ze ontdekten:

• Zwarte gaten groeien door het aantrekken van koud gas uit hun gaststelsels.
• Daarnaast groeien ze ook door fusies met andere superzware zwarte gaten tijdens botsingen tussen sterrenstelsels.
• Groei door accretie kan worden gevolgd met röntgengegevens.
• Fusies dragen vooral in de afgelopen 5 miljard jaar aanzienlijk bij aan de groei.

Het team bestaat uit Fan Zou, een graduate student aan Penn State en eerste auteur van de papers, samen met onderzoekers van verschillende instellingen. Ze bestudeerden gegevens van:

• NASA's Chandra X-ray Observatory
• De XMM-Newton van de Europese Ruimtevaartorganisatie
• De eROSITA-telescoop van het Max Planck Instituut

Ze onderzochten de groei van zwarte gaten in meer dan 1,3 miljoen sterrenstelsels, waaronder ruim 8.000 snelle groeiers. Dankzij deze enorme dataset konden ze stevige conclusies trekken.

Onderzoek toont aan dat grotere sterrenstelsels hun zwarte gaten sneller laten groeien door het opnemen van materiaal. Dit patroon is consistent gedurende alle perioden in het universum. Wetenschappers gebruikten supercomputersimulaties van het IllustrisTNG-project om deze groei te volgen via fusies van sterrenstelsels.

Lees ook:

Vandaag · 15:23

Nieuw inzicht: dynamiek van persoonlijke en collectieve overtuigingen

Hun methode maakt gebruik van echte gegevens over hoe zwarte gaten massa verkrijgen en combineert deze met computermodellen van fusies tussen zwarte gaten. Deze aanpak biedt het duidelijkste inzicht in de groei van superzware zwarte gaten. Het grootste deel van de groei wordt veroorzaakt door materie die in het zwarte gat valt, maar fusies hebben ook een belangrijke rol gespeeld, vooral in recente kosmische tijden.

Onderzoek toont aan dat zeer grote zwarte gaten sneller groeiden toen het heelal jonger was. De toename van het aantal van deze zwarte gaten stopte grotendeels 7 miljard jaar geleden.

Wetenschappers hebben het zwarte gat in het midden van de Melkweg bestudeerd, dat een massa heeft die 4 miljoen keer groter is dan die van onze zon. Hun bevindingen suggereren dat dit zwarte gat later in de geschiedenis van het universum is gegroeid.

Het onderzoeksteam bestaat uit:

• Zhibo Yu, afgestudeerde student aan Penn State
• Hyungsuk Tak, assistent-professor aan Penn State
• Elena Gallo, Universiteit van Michigan
• Bin Luo, Nanjing Universiteit, China
• Qingling Ni, Max Planck Instituut, Duitsland
• Yongquan Xue, Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China
• Guang Yang, Rijksuniversiteit Groningen, Nederland

Dit onderzoek werd gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation, het Chandra X-ray Center, en Penn State. Ook de met de wetenschappelijke gemeenschap gedeelde resultaten van de IllustrisTNG-simulatie droegen bij aan de verwezenlijking van dit werk.