Het pas ontdekte, verre duo van jets met zwarte gaten is het grootste in zijn soort dat ooit is gezien. Gevormd toen het heelal nog niet de helft van zijn huidige leeftijd had, stootten de twee samen energie uit die equivalent was aan biljoenen zonnen over een ruimte van 23 miljoen lichtjaar. Porphyrion, vernoemd naar een reus uit de Griekse mythologie, is een kosmische megastructuur die ontstond toen het universum nog maar 6,3 miljard jaar oud was en ongeveer dezelfde afstand overspant als 140 Melkwegen. Astronomen zeggen dat verder onderzoek inzicht kan verschaffen in de manier waarop sterrenstelsels zijn ontstaan tijdens de vroegste tijdperken van het heelal. De bevindingen zijn op 18 september gepubliceerd in het tijdschrift Natuurgeven ook aan dat dit mogelijk slechts het “topje van de ijsberg” is voor soortgelijke ontdekkingen met vliegtuigen.
Een momentopname in het verleden
Onbegrijpelijk grote afstanden scheiden de aarde van het grootste deel van de kosmos, maar hemellichten aan de avondhemel bieden vensters naar het verre verleden. De Porphyrion-beelden van vandaag zijn technisch gezien momentopnamen van gebeurtenissen die relatief gezien 7,5 miljard jaar geleden plaatsvonden. Hierdoor kunnen astronomen deze informatie gebruiken om hun kennis van de basisomstandigheden van het vroege heelal uit te breiden en hoe deze de vorming van sterrenstelsels, sterren en planeten beïnvloedden.
“Astronomen geloven dat sterrenstelsels en hun centrale zwarte gaten samen evolueren, en een belangrijk aspect hiervan is dat de jets enorme hoeveelheden energie kunnen uitstoten die de groei van hun gaststelsels en andere sterrenstelsels in hun omgeving beïnvloeden”, zegt George Djorgovski, co-auteur. van de studie en hoogleraar astronomie en datawetenschap bij Caltech, aldus de release.
Onderzoekers wisten dat minstens honderden straalsystemen met zwarte gaten op zijn minst enige invloed uitoefenden op de vroege evolutie van het universum door de emissie van kosmische straling, zware atomen, magnetische velden en hitte. Maar pas onlangs zijn ze zich gaan realiseren hoe groot hun belang is. Deze doorbraak kwam de afgelopen jaren tot stand na het gebruik van de European Low Frequency Array Radio Telescope (LOFAR) om de hemel te scannen op superzware zwarte gaten. De resultaten waren volgens het team ronduit ‘schokkend’. Tot de ontdekking van Porphyrion waren er meer dan 10.000 straalsystemen voor zwarte gaten gedocumenteerd.
“Reuzenjets waren bekend voordat we met de campagne begonnen, maar we hadden geen idee dat het er zoveel zouden zijn”, zei Martin Hardcastle, de tweede auteur van het onderzoek en hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Hertfordshire, in de aankondiging. Hardcastle legt uit dat hoewel hij verwachtte meer structuren te vinden met behulp van LOFAR, “het nog steeds erg spannend was om zoveel van deze objecten te zien verschijnen.”
Toen de gigantische Porphyrion werd gevormd
De enorme jets van Porphyrion strekken zich in polaire richtingen uit vanuit een superzwaar zwart gat dat zich in het centrum van een sterrenstelsel bevindt dat ongeveer tien keer zo groot is als de Melkweg, op ongeveer 7,5 miljard lichtjaar van de aarde. Deze uitbarstingen van energie reiken ongeveer 40 procent verder dan het vorige grootste bekende jetsysteem, Alcyoneus, dat hetzelfde team in 2022 via LOFAR ontdekte.
Porphyrion bestond al in de oudheid van het heelal, toen de onderling verbonden energiedraden die naar de zich ontwikkelende sterrenstelsels voerden – bekend als het kosmische web – dichterbij waren dan nu. Hierdoor verspreidden de enorme jets van Porphyrion zich over grotere delen van het kosmische web dan nu het geval zou zijn.
[Related: Astronomers discover Earth’s closest black hole.]
“Tot nu toe leken deze gigantische straalsystemen een fenomeen uit het recente universum”, legt Martijn Oei, hoofdauteur en postdoctoraal wetenschapper van Caltech, uit in een verklaring. ‘Als verre jets zoals deze de schaal van het kosmische web kunnen bereiken, kan elke plek in het universum op een bepaald moment in de kosmische tijd beïnvloed zijn door zwarte gaten-activiteit.’
verspreid over Europa. Krediet: ASTRON
Een andere verrassende kennis over Porphyrion voor astronomen was zijn ‘manier’. Wanneer de gigantische zwaartekrachten van een superzwaar zwart gat het omringende materiaal beginnen aan te trekken en te verwarmen, beginnen ze energie uit te zenden in de vorm van straling of jets. Zwarte gaten in de stralingsmodus waren over het algemeen een hoofdbestanddeel van het jonge universum, terwijl versies in de straalmodus tegenwoordig vaker voorkomen. Ondanks zijn leeftijds- en stralingsmodusclassificatie slaagde Porphyrion er nog steeds in enorme jets uit te zenden – wat aangeeft dat er ooit veel vergelijkbare en mogelijk grotere megastructuren hebben bestaan.
“Misschien kijken we naar het topje van de ijsberg”, zei Oei. “Ons LOFAR-onderzoek besloeg slechts 15 procent van de lucht. En de meeste van deze gigantische straaljagers zijn waarschijnlijk moeilijk te herkennen, dus we denken dat er nog veel meer van deze beesten rondlopen.”