Drivers of black hole growth and galaxy evolution
De groei van een zwart gat in een sterrenstelsel
In zijn proefschrift onderzoekt Antonio La Marca hoe sterrenstelsels en hun centrale superzware zwarte gaten samen groeien door de kosmische tijd heen. Elk groot sterrenstelsel herbergt in zijn centrum een zwart gat, en wanneer gas daarin valt, licht het systeem op als een actief sterrenstelsel (Active Galactic Nucleus, AGN). Inzicht in hoe dit gas naar het centrum wordt getransporteerd is essentieel om te begrijpen hoe sterrenstelsels evolueren.
La Marca combineert uitgebreide meer-golflengtewaarnemingen met geavanceerde kunstmatige intelligentie (AI) om de fysische mechanismen te identificeren die AGN-activiteit veroorzaken. Hij analyseert de rol van sterrenstelselbotsingen (fusies tussen stelsels van vergelijkbare massa) en langzamere interne processen, zoals galactische staven die gas naar het centrum leiden, in het nabije heelal. Verder richt hij zich op de rol van fusies in het jongere heelal. Deze analyse toont aan dat dergelijke interacties krachtige AGN efficiënt voeden, terwijl interne processen vooral verantwoordelijk zijn voor zwakkere AGN-activiteit in rustigere stelsels. Tenslotte verkent La Marca een alternatieve classificatie van sterrenstelsels op basis van hun sterdynamiek, waarbij AI-technieken worden gebruikt om deze kinematica rechtstreeks uit beeldgegevens af te leiden.
Een belangrijke methodologische vooruitgang is de ontwikkeling van deep-learning-modellen om sterrenstelsels te classificeren en subtiele morfologische kenmerken te detecteren in grote astronomische datasets, waaronder de eerste gegevens van de James Webb Space Telescope en Euclid. Deze Euclid-gegevens maakten bovendien de eerste statistisch robuuste analyse van de relatie tussen sterrenstelselbotsingen en AGN mogelijk.
La Marca concludeert dat er twee hoofdmechanismen zijn die zwarte gaten voeden: gewelddadige, fusie-gedreven accretie die de helderste AGN produceert, en langzamere, staaf-gedreven gasstromen die gematigde activiteit veroorzaken. Deze bevindingen vormen samen een tweevoudig kader voor het begrijpen van de gezamenlijke evolutie van sterrenstelsels en hun zwarte gaten door de kosmische geschiedenis heen.
Antonio La Marca voerde zijn onderzoek uit bij het Kapteyn Institute for Astronomy. Hij vervolgt zijn loopbaan als research fellow in space science bij het European Space Agency (ESA).