Astronomen hebben lange tijd gedebatteerd over de rol van galaxyfusies in het aandrijven van actieve supermassieve zwarte gaten. Nu biedt een ongekend dataset van een miljoen galaxies van de Euclid-telescoop bewijs dat fusies een dominante rol spelen en zelfs de primaire trigger zijn voor de meest lumineuze zwarte gaten.
Bijna alle grote galaxies herbergen een supermassief zwart gat (SMBH) in hun centrum. De meeste daarvan liggen simpelweg stilletjes te wachten terwijl ze gas, stof en sterren uit hun omgeving aanzuigen. Dit materiaal verzamelt zich in de accretieschijf van het zwarte gat voordat het onherroepelijk in de afgrond duikt, waarbij het alleen een lichte hint van straling afgeeft die de locatie van het zwarte gat verraden.
Een klein percentage van de galaxies heeft een SMBH die fel straalt of zelfs materie uit zijn polen stoot. Deze worden actieve galactische kernen (AGN) genoemd. Sommige astronomen hebben de hypothese geopperd dat gewelddadige botsingen tussen galaxies een belangrijke rol spelen in de ontsteking van AGN. De resulterende turbulentie zou ervoor kunnen zorgen dat extra materiaal zich ophoopt in de accretieschijf van een SMBH, waar wrijving en compressie het heet genoeg maken om helder te stralen. In de meest extreme gevallen zijn de AGN zo helder dat ze hun gastgalaxies volledig overschaduwen.
Doorbraken van de Euclid-telescoop
Voordat Euclid werd gelanceerd, was het valideren van deze hypothese een uitdaging vanwege de beperkte datakwaliteit en kleine steekproefgroottes. Binnen een week leverde Euclid beelden van hogere kwaliteit die een gebied dekken dat dicht bij het totale gebied ligt dat in meer dan drie decennia door de Hubble Space Telescope is waargenomen.
Om de kracht van deze gegevens ten volle te benutten, heeft het Euclid-consortium, met onder anderen de hoofdauteurs Berta Margalef-Bentabol en Lingyu Wang van SRON, een nieuwe AI-beelddecompositie tool ontwikkeld die niet alleen AGN identificeert maar ook hun output kwantificeert. “Deze nieuwe benadering kan zelfs zwakke AGN onthullen die andere identificatiemethoden zullen missen,” zegt Margalef-Bentabol.
Vondsten over fusies en AGN ontsteking
Door de nieuwe AGN-identificatiemethode toe te passen op een miljoen galaxies, bevestigde het Euclid-consortium, met hoofdauteurs Antonio la Marca en Lingyu Wang van SRON, de hypothese dat galaxyfusies een belangrijke rol spelen in de ontsteking van AGN. Dit dataset is tientallen keren groter dan in eerdere studies.
“We concluderen ook dat fusies zeer waarschijnlijk de enige mechanismen zijn die in staat zijn om de meest lumineuze AGN te voeden,” zegt La Marca. “Minstens zijn ze de belangrijkste trigger.” Het team verdeelde de gegevens in steekproeven van fusies en niet-fusies en ontdekte dat de eerste twee tot zelfs zes keer zoveel AGN bevat als de laatste. Wat betreft de meest lumineuze AGN worden de meeste aangetroffen in samensmeltende galaxies.
In het geval van dynamisch jonge en daardoor stofrijke fusies, waar de AGN alleen zichtbaar is in het infrarood, zijn er zes keer meer. In het geval van fusies die naar voltooiing komen, waar het stof is neergedaald en de AGN ook zichtbaar is in röntgenstralen, zijn er twee keer zoveel. La Marca stelt: “Dit verschil tussen de twee AGN-types kan betekenen dat veel AGN die in niet-fusies worden gevonden, in werkelijkheid in samengevoegde galaxies zijn die de chaotische stadia hebben voltooid en verschijnen als een enkele galaxy in een reguliere vorm.”
