Astronomen graven begraven zwarte gaten uit met NASA's Chandra

[univers]

Honderden zwarte gaten die voorheen verborgen of begraven waren, zijn gevonden met behulp van NASA's Chandra X-ray Observatory. Dit resultaat helpt astronomen een nauwkeurigere telling van zwarte gaten in het universum te geven.

De zwarte gaten in deze nieuwe studie zijn de superzware variëteit die miljoenen of zelfs miljarden keren de massa van de zon bevatten. Terwijl astronomen denken dat bijna alle grote sterrenstelsels gigantische zwarte gaten in hun centrum hebben, zullen slechts enkele van de zwarte gaten actief materiaal aantrekken dat straling produceert, en sommige zullen worden begraven onder stof en gas.


Een onderzoek heeft honderden voorheen ongeïdentificeerde zwarte gaten onthuld met behulp van gegevens uit de Chandra Source Catalog en de Sloan Digitized Sky Survey (SDSS). Onderzoekers vergeleken de röntgen- en optische gegevens voor een klasse objecten die bekend staat als "XBONG's" (röntgenheldere, optisch normale sterrenstelsels) om ongeveer 400 superzware zwarte gaten te onthullen. Deze afbeeldingen tonen deze XBONG's in röntgenstralen van Chandra en optisch licht van SDSS.
Credits: Röntgenfoto: NASA/CXC/SAO/D. Kim et al.; Optisch/IR: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Instituut)
Door gegevens uit de Chandra Source Catalogue te combineren – een openbare opslagplaats met honderdduizenden röntgenbronnen die in de eerste 15 jaar door het observatorium zijn gedetecteerd – en optische gegevens van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), kon een team van astronomen om honderden zwarte gaten te identificeren die voorheen verborgen waren. Ze bevinden zich in sterrenstelsels waarvan niet eerder is vastgesteld dat ze quasars bevatten, extreem heldere objecten met snelgroeiende superzware zwarte gaten.

"Astronomen hebben al enorme aantallen zwarte gaten geïdentificeerd, maar veel blijven ongrijpbaar", zegt Dong-Woo Kim van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), die de studie leidde. "Ons onderzoek heeft een ontbrekende populatie blootgelegd en ons geholpen te begrijpen hoe ze zich gedragen."

Al zo'n 40 jaar weten wetenschappers over sterrenstelsels die er normaal uitzien in optisch licht - met licht van sterren en gas maar niet de kenmerkende optische kenmerken van een quasar - maar helder schijnen in röntgenstraling. Ze verwijzen naar deze objecten als "röntgenheldere optisch normale sterrenstelsels" of "XBONG's".

Door systematisch door de diepe Chandra-broncatalogus te bladeren en te vergelijken met optische SDSS-gegevens, identificeerden de onderzoekers 817 XBONG-kandidaten, meer dan tien keer het aantal dat bekend was voordat Chandra in gebruik was. De scherpe beelden van Chandra, die qua kwaliteit overeenkwamen met die van SDSS, en de grote hoeveelheid gegevens in de Chandra-broncatalogus maakten het mogelijk om zoveel XBONG-kandidaten te detecteren. Nader onderzoek wees uit dat ongeveer de helft van deze XBONG's een populatie vertegenwoordigen van voorheen verborgen zwarte gaten.

"Deze resultaten laten zien hoe krachtig het is om röntgenstralen en optische datamijnen te vergelijken", zegt medeauteur Amanda Malnati, een niet-gegradueerde student aan het Smith College in Northampton, Massachusetts. "De Chandra Source Catalog is een groeiende schat die astronomen de komende jaren zal helpen bij het doen van ontdekkingen."

Röntgenstralen zijn vooral handig om snelgroeiende zwarte gaten te zoeken, omdat materiaal dat eromheen wervelt, tot miljoenen graden oververhit is en sterk gloeit in röntgengolflengten. Een dikke cocon van gas en stof rond een zwart gat blokkeert het meeste of al het licht op optische golflengten. Röntgenstralen gaan echter veel gemakkelijker door de cocon om door Chandra te worden gedetecteerd.

Na bestudering van de hoeveelheid röntgenstralen die bij verschillende energieën voor elke bron werd gedetecteerd, concludeerde het team dat ongeveer de helft van de XBONG-kandidaten betrekking heeft op röntgenbronnen die onder dik gas zijn begraven omdat er relatief kleine hoeveelheden röntgenstraling met lage energie werden gedetecteerd. Dergelijke röntgenstralen worden gemakkelijker geblokkeerd door lagen omringend gas dan door hogere energieën.

Deze röntgenbronnen zijn zo helder dat ze bijna allemaal afkomstig moeten zijn van materiaal rond snelgroeiende superzware zwarte gaten. Gegevens van NASA's Wide-Field Infrared Survey Explorer leveren aanvullend bewijs dat ongeveer de helft van de XBONG's begraven liggen en superzware zwarte gaten vormen. Deze zwarte gaten variëren in afstanden tussen 550 miljoen en 7,8 miljard lichtjaar van de aarde.

"Je kunt niet elke dag zeggen dat je een zwart gat hebt ontdekt", zegt medeauteur Alyssa Cassity, een afgestudeerde student aan de Universiteit van British Columbia, "dus het is heel opwindend om te beseffen dat we er honderden hebben ontdekt."

De verklaring voor de XBONG's die niet onder dik gas begraven liggen, is minder duidelijk. Ongeveer 100 van de röntgenbronnen zijn mogelijk geen afzonderlijke punten van röntgenbronnen, maar lijken in plaats daarvan verspreid. Sommige hiervan kunnen sterrenstelsels zijn in voorheen ongeïdentificeerde groepen of clusters van sterrenstelsels, waarvan bekend is dat ze grote hoeveelheden heet, röntgenstralen uitzendend gas bevatten. Niet meer dan ongeveer 20% van de XBONG's kan op deze manier worden gecategoriseerd. De resterende 30% bevat mogelijk enkele superzware zwarte gaten in sterrenstelsels waar de optische signalen van de superzware zwarte gaten worden verdund door relatief fel licht van sterren. Wetenschappers hebben aanvullend onderzoek nodig om de ware aard van deze XBONG's te achterhalen.

https://www.nasa.gov/mission_pages/chan ... andra.html