Persbericht

ESO-telescoop ontdekt meest nabije paar superzware zwarte gaten tot nu toe

30 november 2021

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen het meest nabije paar superzware zwarte gaten opgespoord dat ooit is waargenomen. De twee objecten bevinden zich ook veel dichter bij elkaar dan alle andere paren superzware zwarte gaten die ooit zijn waargenomen, en zullen uiteindelijk samensmelten tot één groot zwart gat.

De twee zwarte gaten bevinden zich in het sterrenstelsel NGC 7727 in het sterrenbeeld Waterman en zijn ongeveer 89 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd. Dat lijkt misschien ver weg, maar het is veel dichterbij dan de vorige recordhouders, die zich op een afstand van 470 miljoen lichtjaar bevinden.

Superzware zwarte gaten houden zich schuil in het centrum van zware sterrenstelsels en wanneer twee van zulke stelsels samensmelten, komen de zwarte gaten op ramkoers te liggen. Het tweetal in NGC 7727 is aan de hemel gezien slechts 1600 lichtjaar van elkaar verwijderd en heeft daarmee tevens het record voor de kleinste onderlinge afstand tussen twee superzware zwarte gaten gebroken. ‘Het is voor het eerst dat we twee superzware zwarte gaten hebben ontdekt die zo dicht bij elkaar staan – hun onderlinge afstand is meer dan tweemaal zo klein als die van de vorige recordhouder,’ zegt Karina Voggel, astronoom aan de Sterrenwacht van Straatsburg in Frankrijk en hoofdauteur van de studie die vandaag online is gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.

‘De geringe onderlinge afstand en snelheid van de twee zwarte gaten wijzen erop dat ze waarschijnlijk al binnen 250 miljoen jaar zullen samensmelten tot één monsterlijk zwart gat,’ voegt medeauteur Holger Baumgardt, professor aan de Universiteit van Queensland, Australië, toe. Het samensmelten van zwarte gaten als deze zou kunnen verklaren hoe de allerzwaarste zwarte gaten in het heelal ontstaan.

Voggel en haar team konden de massa’s van de beide objecten bepalen door te onderzoeken hoe hun zwaartekracht de beweging van de hen omringende sterren beïnvloedt. Het grootste van de twee, dat zich precies in het hart van NGC 7727 bevindt, bleek bijna 154 miljoen keer zoveel massa te hebben als de zon, terwijl de massa van zijn metgezel 6,3 miljoen zonsmassa’s bedraagt.

Het is voor het eerst dat de massa’s van een tweetal superzware zwarte gaten op deze manier zijn gemeten. Dit kunststukje was mogelijk dankzij de nabijheid van het sterrenstelsel tot de aarde en de nauwkeurige waarnemingen die het team heeft kunnen doen op de Paranal-sterrenwacht in Chili. Daarbij hebben de astronomen gebruikgemaakt van de Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van  ESO’s VLT, een instrument waarmee Voggel tijdens haar studententijd bij ESO heeft leren werken. Door de massa’s met MUSE te meten en aanvullende gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA te gebruiken, kon het team bevestigen dat de objecten in NGC 7727 inderdaad superzware zwarte gaten zijn.

Astronomen vermoedden al dat zich in het sterrenstelsel twee zwarte gaten bevonden, maar hadden hun bestaan tot nu toe niet kunnen bevestigen, omdat we geen grote hoeveelheden hoogenergetische straling uit hun directe omgeving waarnemen, die hun bestaan zou hebben verraden. ‘Onze ontdekking impliceert dat er veel meer van deze overblijfselen van samensmeltende sterrenstelsels kunnen bestaan, waarin zich zware zwarte gaten schuilhouden die op ontdekking wachten,’ zegt Voggel. ‘Het totale aantal superzware zwarte gaten dat in het lokale heelal bekend is, zou hierdoor met dertig procent kunnen toenemen."

De zoektocht naar zulke verborgen superzware zwarte gaten zal naar verwachting een enorme vlucht nemen met ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die later dit decennium in de Chileense Atacama-woestijn in gebruik zal worden genomen. ‘Deze detectie van een tweetal superzware zwarte gaten is nog maar het begin,’ zegt medeauteur Steffen Mieske, astronoom bij ESO in Chili en hoofd van ESO’s Paranal Science Operations. ‘Met het HARMONI-instrument van de ELT zijn  detecties als deze tot op aanzienlijk grotere afstanden mogelijk dan nu. ESO’s ELT zal een belangrijke rol spelen bij het begrijpen van deze objecten.’

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘First Direct Dynamical Detection of a Dual Super-Massive Black Hole System at sub-kpc Separation’, dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt (doi: 10.1051/0004-6361/202140827).

Het onderzoeksteam bestaat uit Karina T. Voggel (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, Frankrijk), Anil C. Seth (University of Utah, Salt Lake City, VS [UofU]), Holger Baumgardt (School of Mathematics and Physics, University of Queensland, St. Lucia, Australië), Bernd Husemann (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland [MPIA]), Nadine Neumayer (MPIA), Michael Hilker (European Southern Observatory, Garching bei München, Duitsland), Renuka Pechetti (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, VK), Steffen Mieske (European Southern Observatory, Santiago de Chile, Chili), Antoine Dumont (UofU) en Iskren Georgiev (MPIA).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s  Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen: VISTA voor infrarood en de VST voor zichtbaar licht. Op Paranal zal de ESO ook de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’  – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.

Links

• Onderzoeksartikel
• Foto’s van de VLT
• Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal
• Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Contact

Karina Voggel
Strasbourg Observatory, University of Strasbourg
Strasbourg, France
E-mail: karina.voggel@astro.unistra.fr

Holger Baumgardt
School of Mathematics and Physics, University of Queensland
St. Lucia, Queensland, Australia
Tel: +61 (0)7 3365 3430
E-mail: h.baumgardt@uq.edu.au

Steffen Mieske
European Southern Observatory
Vitacura, Santiago, Chile
Tel: +56 22 463 3060
E-mail: smieske@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobiel: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media