Een ogenschijnlijk onopvallend dwergstelsel dat in een baan om onze eigen Melkweg draait, heeft een verrassend geheim onthuld, dankzij het werk van astronomiestudenten aan de Universiteit van Texas. Aanvankelijk was het een huiswerkopdracht, maar hun onderzoek heeft onverwachts aangetoond dat Segue 1, een klein sterrenstelsel op slechts 75.000 lichtjaar afstand, niet is wat het lijkt. Het wordt niet in de eerste plaats bij elkaar gehouden door donkere materie, zoals wetenschappers eerder geloofden, maar eerder door een enorm, voorheen onbekend superzwaar zwart gat.
Een zwart gat dat veel groter is dan verwacht
Jarenlang gingen wetenschappers ervan uit dat de zwaartekracht van Segue 1 in stand werd gehouden door een aanzienlijke halo van donkere materie – een ongrijpbare substantie die geen licht uitstraalt en een groot deel van het universum uitmaakt. Uit het werk van de studenten, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, blijkt echter dat een zwart gat met een massa die naar schatting meer dan 450.000 keer zo groot is als die van onze zon, de belangrijkste kracht is die het sterrenstelsel bij elkaar houdt. Dit is een belangrijke bevinding, aangezien de massa van het zwarte gat grofweg tien keer groter is dan de gecombineerde massa van alle sterren in Segue 1.
Nathaniel Lujan, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Texas in San Antonio, speelde een cruciale rol bij de ontdekking. Hij gebruikte geavanceerde computermodelleringstechnieken die hij had geleerd in zijn cursus Galactic and Gravitational Dynamics om het gedrag van de melkweg te analyseren.
Hoe studenten de waarheid ontdekten
De klas, geïnstrueerd door professoren Karl Gebhardt (UT Austin) en Richard Anantua (UT San Antonio), verdeelde zich in groepen om verschillende scenario’s voor Segue 1 te modelleren. Eén groep concentreerde zich specifiek op de mogelijkheid van de aanwezigheid van een zwart gat. Om de zwaartekrachteffecten van Segue 1 te isoleren, verwijderden de studenten eerst sterren die beïnvloed waren door de zwaartekracht van de Melkweg. Vervolgens onderzochten ze de snelheid en richting van de overgebleven sterren, waarbij ze ontdekten dat de sterren die zich dichter bij het centrum bevonden zich in snelle, krappe banen bewogen, wat sterk de aanwezigheid van een zwart gat suggereerde. De modellen met een zwart gat kwamen veel beter overeen met de waargenomen bewegingen van de sterren van Segue 1.
Implicaties voor het begrijpen van sterrenstelsels
Deze ontdekking roept cruciale vragen op over ons begrip van dwergstelsels en de rol van zwarte gaten in het vroege heelal. Het suggereert dat superzware zwarte gaten vaker voorkomen in kleine sterrenstelsels dan eerder werd gedacht. De ongebruikelijke massa van het zwarte gat in verhouding tot de sterren van het sterrenstelsel suggereert dat Segue 1 mogelijk een groter sterrenstelsel is geweest dat veel van zijn gas heeft verloren en geen sterren meer vormt als gevolg van interacties met de Melkweg.
Deze bevinding weerspiegelt ook recente ontdekkingen van de James Webb-ruimtetelescoop, die ‘kleine rode stippen’ heeft geïdentificeerd: objecten in het vroege heelal die massieve zwarte gaten lijken, omgeven door weinig sterren. Sommige onderzoekers theoretiseren dat deze objecten ‘zwarte gatsterren’ zouden kunnen zijn, gigantische gasbollen die rond zwarte gaten zijn gewikkeld.
Dit onderzoek dient als een krachtige herinnering dat nieuwe inzichten kunnen ontstaan door bestaande gegevens opnieuw te onderzoeken.
Als volgende stap is Lujan van plan geavanceerde computersimulaties en kunstmatige intelligentie te gebruiken om andere dwergstelsels te onderzoeken, waarvan eerder werd gedacht dat ze werden gedomineerd door donkere materie, waardoor mogelijk nog meer verrassingen over de samenstelling en evolutie van ons universum aan het licht zouden komen. De bevindingen bieden waardevolle aanwijzingen over hoe sterrenstelsels, en mogelijk het universum zelf, zijn geëvolueerd – een landschap waarin massieve zwarte gaten een substantiëlere rol kunnen spelen dan aanvankelijk werd aangenomen.
