De Groningse astronomen Seyit Hocuk en Marco Spaans hebben met behulp van krachtige supercomputers berekend dat superzware zwarte gaten het ontstaan van zware sterren stimuleren. Dit druist in tegen de gangbare theorie dat de geboorte van sterren in de buurt van superzware zwarte gaten, die zich bevinden in de centra van melkwegstelsels, moeizaam verloopt. Hun bevindingen worden eind oktober gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.

Hocuk en Spaans maakten gedetailleerde berekeningen van immense gaswolken waaruit honderden sterren ontstaan. Deze gaswolken zijn geen gewone wolken, maar staan dicht bij superzware zwarte gaten, die röntgenstraling produceren. Uit de dagen tot weken durende berekeningen van de supercomputers blijkt dat de hoog-energetische röntgenstraling het ontstaan van zware sterren (meer dan vier keer zo zwaar als onze zon) bevordert.

Een superzwaar zwart gat produceert röntgenstraling (wit), net buiten zijn waarnemingshorizon. De gaswolken (rood) in een baan rond het zwarte gat worden door deze straling verhit (blauw) en gecomprimeerd (geel). Dit leidt tot gravitationele ineenstorting en de vorming van vooral zware sterren.

Hocuk, Kapteyninstituut, Rijksuniversiteit Groningen

Gecondenseerde wolken

Superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels trekken materie aan uit hun omgeving. Deze materie wordt door onderlinge wrijving verhit tot temperaturen van miljoenen graden, wat leidt tot de productie van röntgenstraling. Deze straling bevat zeer veel energie en is daardoor in staat diep door te dringen in de gaswolken waaruit sterren ontstaan. De straling zorgt voor zeer efficiënte verhitting van al het interstellaire gas dat in een baan rond het zwarte gat draait. Hierdoor loopt de druk van het gas sterk op, waarna de gaswolken fragmenteren en condenseren tot zware sterren.

De Huygens supercomputer, SARA Reken- en Netwerkdiensten Amsterdam

SARA

Hocuk en Spaans zeggen dat hun berekeningen alles op zijn kop zetten. De verwachting was dat in de nabijheid van zwarte gaten de geboorte van sterren helemaal niet gemakkelijk verloopt. Sterke röntgenstraling zou de moleculen in de gaswolk vernietigen en door de zwaartekracht zou een wolk in de buurt van een zwart gat uit elkaar getrokken worden.

Nu blijkt het tegendeel. De moleculen blijken zich heel snel te hervormen door een hoge mate van ionisatie. En doordat de buitenkant van de gaswolk sterk wordt verhit door de röntgenstraling, ontstaat er gravitationele ineenstorting en stervorming. De tijdschaal waarop dit gebeurt blijkt korter te zijn dan die van het uiteentrekken van de wolk. Waarnemingen van sterrenstelsels met zwarte gaten in hun kernen lieten al opmerkelijk veel zware sterren zien. “Onze nieuwe theoretische modellen verklaren hoe dit mogelijk is”, aldus Hocuk.

De simulaties zijn gedaan op de supercomputer ‘Gemini’ van het Kapteyn Instituut (RuG) en op de nationale supercomputer ‘Huygens’ bij SARA in Amsterdam. De berekeningen op deze machines, die vele processoren bevatten, duurden respectievelijk 50,000 en 5,000 rekenuren, zo’n zes weken in ‘normale’ tijd.

Zie ook:

• Zwarte gaten (Kennislinkdossier)
• Ons heelal (Kennislinkdossier)

Meer over zwarte gaten:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/zwart+gat/index.atom?m=of", “max”=>"5", “detail”=>"minder"}