De groei van superzware zwarte gaten is de afgelopen tien miljard jaar gestaag vertraagd. Pesquisadores kwam tot deze conclusie na analyse van gegevens van ongeveer 1,3 miljoen sterrenstelsels en 8.000 actieve zwarte gaten. De belangrijkste oorzaak is de vermindering van de beschikbaarheid van koud gas, de brandstof die deze objecten verbruiken om hun massa te vergroten.
Superzware zwarte gaten hebben een massa die miljoenen of miljarden keren groter is dan die van Sol en bevinden zich in het centrum van de meeste sterrenstelsels, waaronder Via Láctea. De intense zwaartekracht van Sua beïnvloedt de vorming van sterren en de evolutie van sterrenstelsels. De emissie van röntgenstraling door verhit gas nabij de waarnemingshorizon dient als indicator voor de accretiesnelheid, dat wil zeggen de snelheid waarmee het zwarte gat materie consumeert.
Wat zijn superzware zwarte gaten?
Een superzwaar zwart gat concentreert extreme massa in een heel klein volume. Nada Ontsnapt aan zijn gebeurtenishorizon, zelfs niet aan licht. Esses objecten oefenen invloed uit op het omringende gas en de sterren, waardoor de ontwikkeling van het gaststelsel gedurende miljarden jaren wordt beïnvloed.
De meeste sterrenstelsels herbergen een superzwaar zwart gat in hun kern. In het geval van Via Láctea heeft het centrale object een geschatte massa van ongeveer vier miljoen keer die van Sol. Estudos laat zien dat deze reuzen een belangrijke rol spelen bij het reguleren van de stellaire activiteit en de dynamiek van interstellair gas.
Piekperiode van kosmische activiteit
Ongeveer tien miljard jaar geleden maakte het universum een fase door die bekend staat als kosmische middag. In het tijdperk van Nessa bereikten zowel de stervorming als de groei van zwarte gaten het hoogste niveau in de kosmische geschiedenis. Sterrenstelsels beschikten over grote reserves aan koud gas, wat zowel de geboorte van nieuwe sterren als de aanwas tot actieve kernen aanwakkerde.
Röntgenwaarnemingen van telescopen zoals Chandra, XMM-Newton en eROSITA maakten het mogelijk om de activiteit van zwarte gaten op verschillende tijdstippen te vergelijken. De intensiteit van de röntgenstraling geeft rechtstreeks de snelheid van het materieverbruik aan. In de kosmische middag was deze activiteit veel sterker dan nu.
Belangrijkste reden voor de vertraging
De geleidelijke uitputting van koude gasreservoirs in sterrenstelsels verklaart de afname van de groeisnelheid. Na verloop van tijd wordt het beschikbare gas omgezet in sterren, uitgestoten door supernova-explosies, of verwarmd en verwijderd door wind en energetische jets uit de zwarte gaten zelf. Sem Efficiënte vervanging, het materiaal om de actieve kernen te voeden neemt af.
- Stervorming verbruikt grote hoeveelheden interstellair gas
- Supernova-explosies warmen op en verdrijven een deel van het resterende gas
- Jets en straling van zwarte gaten vegen materiaal weg uit centrale gebieden
- Minder koud gas resulteert in een lagere accretiesnelheid
- Het proces beïnvloedt zowel de stervorming als de groei van zwarte gaten
Deze reeks laat zien hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd het vermogen verliezen om intense activiteit te behouden. De gemiddelde aangroeisnelheid is sinds de kosmische middag aanzienlijk gedaald.
Hoe de gegevens zijn verkregen
Astronomen hebben informatie van meerdere röntgenobservatoria gecombineerd om de activiteit van duizenden zwarte gaten op verschillende afstanden en tijden in kaart te brengen. De analyse omvatte ongeveer 8.000 actieve objecten en maakte het mogelijk om de effecten van massa, het aantal groeiende zwarte gaten en de individuele consumptiesnelheid te scheiden.
De resultaten geven aan dat de belangrijkste vertraging voortkomt uit de daling van de accretiesnelheid per zwart gat, en niet alleen uit een vermindering van het aantal actieve objecten of hun gemiddelde massa. De zwakkere röntgenstraling weerspiegelt tegenwoordig rechtstreeks het lagere verbruik van materie. Estudos gekruist met waarnemingen in andere golflengtebanden versterken het scenario van een brandstoftekort.
Impact op de evolutie van sterrenstelsels
Omdat er minder koud gas beschikbaar is, vormen sterrenstelsels minder sterren en vertonen ze minder lichtgevende kernen. Muitas Sterrenstelsels worden roder en armer aan gas, waardoor ze een fase van verminderde activiteit ingaan. Superzware zwarte gaten blijven aanwezig, maar groeien meestal langzaam of vrijwel stagnerend.
Deze situatie draagt bij aan een minder turbulent universum dan in zijn jeugd. Op de lange termijn neigt de kosmos te worden gedomineerd door oude sterren, weesplaneten en zwarte gaten met reeds geconsolideerde massa’s. De waarnemingen helpen een beeld te schetsen van de kosmische geschiedenis en het toekomstige lot van grootschalige structuren.
Perspectieven voor nieuwe observaties
Huidige en toekomstige telescopen moeten de activiteit in röntgenstraling en andere banden in kaart blijven brengen om evolutiemodellen te verfijnen. Het combineren van gegevens van meerdere instrumenten maakt het mogelijk om verschillende hypothesen over het materieverbruik en de energetische feedback van zwarte gaten op hun gaststelsels te testen.
De recente resultaten versterken het verband tussen de gasvoorraad en de groeisnelheid van zowel sterren als zwarte gaten. Eles bieden aanwijzingen over hoe het universum van een actieve fase naar de kalmere toestand ging die we vandaag de dag waarnemen.
