Astronomen debatteren al geruime tijd over de rol van botsende sterrenstelsels bij het aanwakkeren van actieve superzware zwarte gaten. Nu levert de Euclid-telescoop, met een ongekend grote dataset van een miljoen sterrenstelsels, bewijs dat botsingen daarbij een dominante rol spelen en zelfs de belangrijkste trigger vormen voor de helderste zwarte gaten. Publicatie in Astronomy & Astrophysics.
Bijna alle grote sterrenstelsels huisvesten een superzwaar zwart gat in hun centrum. De meeste verschuilen zich in het donker terwijl ze geruisloos gas, stof en sterren opslokken. Die materialen belanden in de accretieschijf rond het zwarte gat voor ze hun onomkeerbare duik in het ravijn nemen. Daarbij zenden ze een zwakke lichtflits uit die de locatie van het zwarte gat aan de hemel verraadt.
Hypothese
Een klein deel van de sterrenstelsels bezit een superzwaar zwart gat dat helder schijnt of zelfs materiaal uitstoot vanuit zijn noord- en zuidpool. Dit zijn zogeheten Active Galactic Nuclei (AGN). Sommige astronomen onderschrijven de hypothese dat een botsing met een ander sterrenstelsel een rol speelt in het aanwakkeren van een AGN. De turbulentie als gevolg van de botsing zou ervoor zorgen dat extra materiaal zich ophoopt in de accretieschijf, waar het wordt samengeperst en er wrijving ontstaat, zodat het letterlijk gloeiend heet wordt. In de meest extreme gevallen schijnt een AGN nog feller dan zijn complete sterrenstelsel.
AI-tool
Vóór de lancering van Euclid was het lastig om deze hypothese te toetsen vanwege de geringe kwaliteit van de beschikbare data en de kleine samples. Euclid observeert binnen een week een gebied aan de hemel met een omvang waar Hubble drie decennia over heeft gedaan, en zelfs met afbeeldingen van hogere kwaliteit. Om deze rijke dataset te verzilveren, heeft het Euclid consortium, onder wie hoofdauteurs Berta Margalef-Bentabol en Lingyu Wang van SRON, een AI-tool ontwikkeld die AGN identificeert en hun output kwantificeert. ‘Met deze nieuwe aanpak kunnen we veel zwakkere AGN ontdekken die onopgemerkt blijven met andere identificatiemethodes,’ zegt Margalef-Bentabol.
Hypothese bevestigd
In een gelijktijdige publicatie heeft het Euclid consortium, onder wie hoofdauteurs Antonio la Marca en Lingyu Wang van SRON, nu de hypothese bevestigd dat botsende sterrenstelsels een belangrijke rol spelen bij het aanwakkeren van AGN. Daartoe hebben ze de nieuwe AI-tool toegepast op een dataset van een miljoen sterrenstelsels; tientallen malen groter dan in eerdere onderzoeken. ‘We concluderen ook dat botsingen zeer waarschijnlijk het enige mechanisme zijn dat de helderste AGN kan voeden,’ zegt La Marca. ‘Ze zijn op zijn minst de belangrijkste trigger.’
Twee tot zes keer zoveel
Het team heeft hun miljoenensample van sterrenstelsels opgedeeld in twee groepen: samensmeltende en individuele. Ze zagen dat de eerste groep twee tot zelfs zes keer zoveel AGN bevat als de tweede groep. Voor de helderste AGN geldt: de overgrote meerderheid wordt gevonden in de groep met samensmeltende sterrenstelsels. Bij samensmeltingen die pas net aan de gang zijn en dus veel stof bevatten is een AGN alleen zichtbaar in het infrarood. In dat geval zien de onderzoekers zesmaal zoveel AGN vergeleken bij individuele sterrenstelsels. Bij samensmeltingen die bijna zijn voltooid is het stof gaan liggen en is een AGN ook zichtbaar in röntgenstraling. In dat geval ziet het team tweemaal zoveel AGN in vergelijking met losse sterrenstelsels.
Publicaties
Deze publicaties komen gelijktijdig uit als onderdeel van de Euclid Q1 paper splash
‘First Euclid statistical study of galaxy mergers and their connection to active galactic nuclei’, A. La Marca, L. Wang, et al., Astronomy & Astrophysics
Pre-print: https://arxiv.org/abs/2503.15317
‘First Euclid statistical study of the active galactic nuclei contribution fraction’, B. Margalef-Bentabol, L. Wang, et al., Astronomy & Astrophysics
Pre-print: https://arxiv.org/abs/2503.15318