Hoe ontstaan gematigde zwarte gaten?
Kosmisch vermoeden: Hoe ontstaan gematigde zwarte gaten?
Tot nu toe is er geen bewijs voor het bestaan van middelgrote zwarte gaten. Computersimulaties laten nu zien hoe ze zich konden vormen tot dichte sterrenhopen.
© M. Arca Seda (GSSI) (details)
Experts gebruiken simulaties met hoge resolutie om te proberen te begrijpen hoe middelgrote zwarte gaten ontstaan. De oranje en gele stippen vertegenwoordigen zonachtige sterren, en de blauwe stippen vertegenwoordigen sterren die 20 tot 300 keer de massa van de zon hebben. Het grote witte object in het midden vertegenwoordigt een ster met een massa van ongeveer 350 zonsmassa, die binnenkort zal instorten en een zwart gat van gemiddelde massa zal vormen.
Er zijn stellaire zwarte gaten die ontstaan wanneer een massieve ster aan het einde van zijn leven instort. Ze zijn meestal zo zwaar als sterren, tussen de drie en ongeveer honderd zonsmassa’s. Er zijn enorme zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels, die enkele miljoenen of zelfs miljarden van de massa van de zon wegen. Maar zouden er ook zwarte gaten kunnen bestaan met massa’s variërend van enkele honderden tot honderdduizend zonsmassa’s, of zogenaamde IMBH’s (zwarte gaten met gemiddelde massa)? Tot nu toe is er geen duidelijk bewijs van hun bestaan. Maar het bewijs stapelt zich op. Een internationaal team onder leiding van Manuel Arca-Seda en Albrecht Kamla van het Max Planck Instituut voor Astronomie gebruikt numerieke simulaties met hoge resolutie om aan te tonen dat de kleinere IMBH’s op natuurlijke wijze ontstaan uit hoogenergetische interacties tussen sterren in sterrenhopen.
“Zwarte gaten met een gemiddelde massa zijn moeilijk waar te nemen”, legt Manuel Arca Seda uit, natuurkundige aan het Gran Sasso Instituut in L’Aquila, Italië, en hoofdauteur van het onderzoeksartikel. Dat werd gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society., Volgens een persbericht. “Met de huidige observatiemethoden kunnen we de populatie van zwarte gaten met massa’s tussen de 1.000 en 10.000 zonsmassa’s niet onderzoeken”, vooral omdat ze nog niet zijn gedetecteerd met telescopen of indirecte technieken. Er bestaat momenteel hoop dat zeer gevoelige zwaartekrachtgolfdetectoren ooit het bewijs zullen kunnen leveren van de samensmelting van dergelijke objecten.
Astronomen vermoeden al lang dat middelgrote zwarte gaten in dichte sterrenhopen voorkomen. Met behulp van complexe computersimulaties hebben experts nu een mogelijk mechanisme ontdekt voor de vorming ervan in zulke massieve en kleine sterrenhopen. En sterker nog: wanneer enkelvoudige en dubbelstersystemen botsen, worden steeds massievere sterren gevormd, die uiteindelijk zwarte gaten worden. Op dit punt kunnen ze zwaardere sterren en zwarte gaten absorberen, wat resulteert in zwarte gaten met een massa van enkele honderden zonsmassa’s.
Het belangrijkste resultaat van de simulaties: alleen een complex geheel van verschillende interacties en fusiegebeurtenissen leidt naar het doelwit. De kans op het bereiken van massa’s groter dan een paar honderd zonsmassa’s hangt echter af van de dichtheid en massarijkdom van de omgeving. Zeer gewelddadige uitwisselingen kunnen al na een paar honderd miljoen jaar objecten uit de moederstercluster wegschieten.
Een belangrijk wetenschappelijk mysterie blijft echter onbeantwoord: of deze tussenliggende zwarte gaten de link vormen tussen stellaire en superzware zwarte gaten. Het onderzoek laat echter ruimte voor enige speculatie. “We hebben twee componenten nodig om het beter te kunnen begrijpen”, legt Seda uit. “Aan de ene kant moeten we een of meer van de processen kennen die IMBH’s kunnen vormen, en aan de andere kant hebben we een verklaring nodig van wat de organismen in hun omgeving in stand houdt.” Het onderzoek levert bruikbaar bewijs voor het eerste onderdeel. Het tweede aspect stelt daarentegen hoge eisen aan toekomstige simulaties: er moeten meer sterrenhopen met een veel groter aantal dubbelsterren worden geanalyseerd en verwerkt.
Sta Javascript toe om de volledige functionaliteit van Spektrum.de te behouden.
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”