Je leest:

Op papier zijn er honderden zwarte gaten op drift

Op papier zijn er honderden zwarte gaten op drift

Auteur: | 13 juni 2008

Weggeslingerd uit bolvormige sterhopen bewegen met immense snelheden middelgrote zwarte gaten door ons Melkwegstelsel. Denken theoretici.

Craig Wheeler kan er geen genoeg van krijgen. Ontploffende sterren, gammaflitsen, botsende pulsars – alles wat knalt en knettert, heeft zijn aandacht. Wheeler is theoretisch astrofysicus aan de Universiteit van Texas in Austin, en een expert op het gebied van supernova-explosies. Maar zijn ogen beginnen pas echt te glinsteren als hij begint over de restproducten van dat kosmisch geweld: zwarte gaten – misschien wel de meest tot de verbeelding sprekende objecten in het heelal.

De bolvormige sterrenhoop M15 bevat mogelijk nog een middelzwaar zwart gat.

Craig Wheeler is ook president van de American Astronomical Society (AAS) – de grootste beroepsorganisatie van sterrenkundigen ter wereld. Afgelopen week hield de AAS de jaarlijkse winterbijeenkomst in Wheelers thuisbasis Austin. Ruim vijfentwintighonderd astronomen van over de hele wereld praatten elkaar in het kolossale Austin Convention Center bij over nieuwe waarnemingen, speculatieve theorieën en toekomstige projecten.

En over zwarte gaten natuurlijk. Want die zijn niet alleen populair bij het grote publiek; ook bij beroepssterrenkundigen staan de mysterieuze hemellichamen hoog in de toptien. “Hoewel we ze al tientallen jaren lang bestuderen, blijven ze raadselachtig,” zegt Wheeler, “en vormen ze een geweldige intellectuele uitdaging. Spannender kan het haast niet.”

Neem het onderzoek van Kelly Holley-Bockelmann van de Vanderbilt-universiteit in Nashville, Tennessee. Volgens de jonge astronome racen er honderden op drift geraakte zwarte gaten kriskras door het Melkwegstelsel. Weggeslingerd uit bolvormige sterrenhopen, met snelheden van duizenden kilometers per seconde. Onzichtbaar, en stuk voor stuk een paar honderd of zelfs een paar duizend keer zo zwaar als de zon.

Zonder materiaal uit de omgeving om aan te trekken, te verhitten tot het straalt en langs zijn eigen rotatieas te lanceren is een zwart gat alleen ‘zichtbaar’ door zijn vermogen licht om zich heen te buigen.

Bolvormige sterrenhopen zijn enorme verzamelingen van honderdduizenden sterren. In ons eigen Melkwegstelsel zijn er een stuk of tweehonderd bekend. Dat er in sommige van die bolhopen ‘middelzware zwarte gaten’ voorkomen, wordt al langer vermoed, al is nog lang niet duidelijk hoe die precies ontstaan. Maar de computersimulaties van Holley-Bockelmann en haar collega’s wijzen nu uit dat ze gemakkelijk de ruimte in geschoten kunnen worden.

Dat gebeurt wanneer zo’n middelzwaar zwart gat versmelt met een kleiner en lichter exemplaar. Volgens Einsteins relativiteitstheorie worden er bij die versmelting zwaartekrachtsgolven geproduceerd – rimpelingen in de ruimtetijd die zich met de lichtsnelheid in alle richtingen voortplanten. Maar dat gaat meestal niet precies symmetrisch, zo blijkt uit de nieuwe berekeningen.

Als de versmeltende zwarte gaten met verschillende snelheden roteren, of verschillende oriëntaties hebben, zijn de zwaartekrachtsgolven in de ene richting krachtiger dan in de andere. Dat veroorzaakt een soort raket-effect, waardoor het resulterende zwarte gat in één richting kan worden weggeschoten.

Holley-Bockelmann was woensdag een van de sprekers op de traditionele ‘zwartegatenpersconferentie’ op het AAS-congres. Die traditie geeft al aan dat er rond zwarte gaten altijd wel wat nieuws te melden is; dit jaar waren er zelfs twee ‘black hole briefings’. Allebei goed bezocht door de aanwezige pers, want krantenlezers, tijdschriftabonnees en websitebezoekers zijn ook gek op zwarte gaten, zo leert de ervaring.

Dat het verhaal van Holley-Bockelmann eigenlijk heel speculatief is, en dat haar rondracende monsters waarschijnlijk altijd onzichtbaar blijven, lijkt dan even minder belangrijk. Zelf is ze er heel eerlijk over: “Onze resultaten zijn gebaseerd op allerlei veronderstellingen,” zegt ze, “zoals onder andere de aanname dat er inderdaad middelzware zwarte gaten ontstaan in bolvormige sterrenhopen. Maar als die veronderstellingen kloppen, kunnen we wel concluderen dat de bolhopen moeite hebben om hun zwarte gaten vast te houden.”

In het hart van sterrenhopen huizen middelgrote zwarte gaten, honderden keren zo zwaar als de zon en ongeveer zo groot als de Maan. Als zo’n zwart gat samensmelt met een kleiner exemplaar, kan het zo’n enorme zet krijgen dat het compleet uit zijn sterrenhoop schiet. bron: Vanderbilt University.

Craig Wheeler lijkt geen moeite te hebben met het speculatieve karakter. Zwarte gaten vormen een buitengewoon belangrijk onderzoeksterrein in de astrofysica, zegt hij, en het is enorm interessant om meer te weten te komen over hun ontstaan en levensloop, ook al zijn er vaak maar bedroevend weinig harde feiten voorhanden. In de omgeving van een zwart gat bestuderen astronomen de natuur in haar meest extreme vorm, aldus Wheeler, en verkennen ze de fundamentele grenzen van hun theorieën. “Het zijn verbazingwekkend boeiende objecten.”

Superzwaar dubbel zwart gat

Terwijl Kelly Holley-Bockelmann onderzoek doet aan het lot van middelzware zwarte gaten in ons eigen Melkwegstelsel, richt de Finse astronoom Mauri Valtonen zich op het allerzwaarste zwarte gat dat sterrenkundigen kennen: een monster van 18 miljard zonsmassa’s, in de kern het ver verwijderde sterrenstelsel OJ287. Via een platte, rondwervelende schijf zuigt het zwarte gat materie uit zijn omgeving naar binnen, en die hete gasschijf zendt veel energierijke straling uit.

Op basis van oude foto’s hebben Valtonen en zijn collega’s ontdekt dat de helderheid van het zwarte gat elke twaalf jaar een korte, dubbele piek vertoont. De beste verklaring is dat er een minder zwaar zwart gat omheen draait, in een sterk langgerekte baan. De helderheidspieken zouden ontstaan wanneer die begeleider door de materieschijf van het superzware zwarte gat beweegt.

Voor 13 september 2007 werd opnieuw zo’n helderheidspiek voorspeld, en die vond exact op het voorspelde moment plaats. Daarmee is tevens het bestaan van zwaartekrachtsgolven aangetoond: uit Valtonens berekeningen blijkt dat de piek tien dagen eerder zou zijn opgetreden als het dubbele zwarte gat géén zwaartekrachtsgolven zou uitzenden.

Overigens hoeven we ons op aarde geen zorgen te maken, zegt Kelly Holley-Bockelmann. De kans dat een van die middelzware monsters in botsing komt met de aarde, is uitzonderlijk klein. Maar als ze speculeert over de mogelijke gevolgen, lijken haar donkere ogen ook te gaan glinsteren. Uiteindelijk zijn zwartegatenonderzoekers diep van binnen toch gewoon sensatiebeluste thrill seekers.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Allesoversterrenkunde.nl.
© Allesoversterrenkunde.nl, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 juni 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.