Zwarte gaten en dummies #2 Dement in een andere dimensie

Geschikt voor W&T?

Every Black Hole Contains Another Universe?

Even meelezen hier. Ik ben nu The Elegant Universe aan het lezen, zware kost voor een leek maar zeer interessant. Wat ik me nou afvraag, daar wordt gesproken over het 'zwarte gaten hebben geen haar' gebeuren, en dat men (o.a. Hawking meen ik?) denkt dat zwarte gaten toch in ieder geval warmte en entropie hebben, en daarom ook een zekere vorm van straling uitzenden. Hier wordt niks over gezegd in de OP.

Houdt die theorie tegenwoordig nog stand? Of is het nog zo onduidelijk dat het niet meegenomen kan worden in de algemene theorie?

quote:

Op maandag 19 april 2010 15:57 schreef picodealion het volgende:
Even meelezen hier. Ik ben nu The Elegant Universe aan het lezen, zware kost voor een leek maar zeer interessant. Wat ik me nou afvraag, daar wordt gesproken over het 'zwarte gaten hebben geen haar' gebeuren, en dat men (o.a. Hawking meen ik?) denkt dat zwarte gaten toch in ieder geval warmte en entropie hebben, en daarom ook een zekere vorm van straling uitzenden. Hier wordt niks over gezegd in de OP.

Houdt die theorie tegenwoordig nog stand? Of is het nog zo onduidelijk dat het niet meegenomen kan worden in de algemene theorie?

Hawkingstraling wordt bij mijn weten nog steeds uitgezonden door zwarte gaten... Heeft te maken met virtuele deeltjes die precies op de waarnemingshorizon ontstaan, waarbij het antideeltje het zwarte gat invalt en het gewone deeltje dat niet doet en naar buiten gaat als straling. Simpel gezegd dan.

quote:

Op maandag 19 april 2010 16:05 schreef Bart het volgende:

[..]

Hawkingstraling wordt bij mijn weten nog steeds uitgezonden door zwarte gaten... Heeft te maken met virtuele deeltjes die precies op de waarnemingshorizon ontstaan, waarbij het antideeltje het zwarte gat invalt en het gewone deeltje dat niet doet en naar buiten gaat als straling. Simpel gezegd dan.

Ik vroeg me vooral af waarom dat niet in de OP stond maar wel het no hair gebeuren. Omdat dit toch wel dingen zijn waaraan een zwart gat van een ander te onderscheiden is?

quote:

Op maandag 19 april 2010 15:57 schreef picodealion het volgende:
Even meelezen hier. Ik ben nu The Elegant Universe aan het lezen, zware kost voor een leek maar zeer interessant. Wat ik me nou afvraag, daar wordt gesproken over het 'zwarte gaten hebben geen haar' gebeuren, en dat men (o.a. Hawking meen ik?) denkt dat zwarte gaten toch in ieder geval warmte en entropie hebben, en daarom ook een zekere vorm van straling uitzenden. Hier wordt niks over gezegd in de OP.

Houdt die theorie tegenwoordig nog stand? Of is het nog zo onduidelijk dat het niet meegenomen kan worden in de algemene theorie?

Het "no-hair" theorema houdt in dat een zwart slechts door de massa, lading en draaiïmpuls wordt beschreven. De thermodynamische aspecten van het zwarte gat worden ook in deze grootheden uitgedrukt, dus dat zijn geen nieuwe variabelen.

Hawkinstraling behelst kwantumgravitatie. Hoewel de meeste fysici overtuigd zijn van de juistheid van Hawking's theorie, is het in elk geval nog niet gemeten natuurlijk, en weten we pas meer als we daadwerkelijk een volledige theorie van kwantumgravitatie hebben

quote:

Op maandag 19 april 2010 16:06 schreef picodealion het volgende:

[..]

Ik vroeg me vooral af waarom dat niet in de OP stond maar wel het no hair gebeuren. Omdat dit toch wel dingen zijn waaraan een zwart gat van een ander te onderscheiden is?

Omdat ik vooral klassieke zwarte gaten benadruk, dus vanuit de algemene relativiteitstheorie zonder kwantummechanica.

29-04-2010

Twee middelzware zwarte gaten ontdekt in sterrenstelsel M82



Nieuwe waarnemingen met de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra versterken het vermoeden dat zich in de kern van het nabije sterrenstelsel M82 twee middelzware zwarte gaten bevinden.

De afgelopen decennia hebben sterrenkundigen aanwijzingen gevonden voor het bestaan van twee soorten zwarte gaten. De ene soort wordt gevormd door overblijfselen van zware sterren, die ongeveer tien keer zo zwaar zijn als onze zon. De andere soort bestaat uit de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels, die vele miljoenen zonsmassa's zwaar zijn.

De laatste jaren duiken er steeds meer aanwijzingen op dat er ook middelzware zwarte gaten bestaan. En het Chandra-onderzoek lijkt dat nu te bevestigen. Uit de röntgenstraling die de twee objecten in M82 produceren kan worden afgeleid dat het ene enkele tienduizenden zonsmassa's zwaar is en het andere enkele honderden zonsmassa's.

Hoe de beide zwarte gaten zijn ontstaan, is nog onduidelijk. Mogelijk zijn ze het resultaat van grootschalige samenklonteringen van sterren.

(allesoversterrenkunde)

30-04-2010

Superzware zwarte gaten zijn grote gasblazers



De superzware zwarte gaten die in de kernen van sterrenstelsels schuilgaan, blijken niet alleen het gas uit hun eigen stelsel weg te blazen, maar ook een deel van het gas uit de tussenruimte van groepen sterrenstelsels. Dat blijkt uit onderzoek door een internationaal team van sterrenkundigen, dat zaterdag in de Astrophysical Journal wordt gepubliceerd.

Sterrenkundigen proberen er al geruime tijd achter te komen welke invloed zwarte gaten op hun omgeving hebben. Bekend is dat de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels een deel van de materie die zij aantrekken weer terug de ruimte in blazen. Dat gebeurt in de vorm van twee relatief smalle bundels of jets. Met de uitgestoten hete materie wordt veel energie aan de omgeving overgedragen.

Uit het nieuwe onderzoek, gedaan met de Europese röntgensatelliet XMM-Newton, blijkt dat de activiteit van de zwarte gaten een dramatische uitwerking moet hebben op hun omgeving. Ze stoten dermate veel energie uit, dat gas tot in de wijde omgeving verdreven wordt. Deze bevinding is overeenstemming met de recente ontdekking dat er in groepen sterrenstelsels minder gas tussen de stelsels aanwezig is dan theoretisch werd verwacht.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

10-05-2010

Astronomen vinden weggeslingerd superzwaar zwart gat



In een ver sterrenstelsel hebben sterrenkundigen mogelijk een superzwaar zwart gat gevonden dat met grote snelheid wordt weggeslingerd. Het zwarte gat, in röntgenstraling te zien als een heldere 'ster', bevindt zich - anders dan normaal - niet in het centrum van het stelsel. Weggeslingerde zwarte gaten zijn interessant, omdat ze inzicht geven in hoe superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels ontstaan.

De Utrechtse studente Marianne Heida vond het bizarre object tijdens haar bachelor-afstudeeronderzoek bij ruimteonderzoeksinstituut SRON, in een sterrenstelsel op meer dan een half miljard lichtjaar afstand. Voor de ontdekking moest ze honderdduizenden toevallig ontdekte röntgenbronnen vergelijken met de posities van miljoenen sterrenstelsels. Normaal gesproken herbergt elk sterrenstelsel een superzwaar zwart gat in het centrum, dat soms in röntgenstraling oplicht. Maar het object dat Heida vond zit duidelijk niet in het midden van het stelsel. Toch is het in röntgenstraling zo helder dat het vergelijkbaar is met andere superzware zwarte gaten.

Een zwart gat in de kern van een sterrenstelsel is al gauw meer dan 1 miljard keer zo zwaar als onze zon. Dat een dergelijk object zo ver van de kerm van een stelsel afdwaalt wijst erop dat het met grote snelheid is weggeslingerd. Dit kan in bijzondere gevallen gebeuren als twee superzware zwarte gaten samensmelten.

Toegevoegd door Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

25-05-2010

Superzwaar zwart gat in Andromedastelsel is tam



Al meer dan tien jaar kijkt de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra regelmatig naar het grote sterrenstelsel in Andromeda. Dat heeft een uniek gegevensbestand opgeleverd over het meest nabije superzware zwarte gat buiten onze eigen Melkweg.

Er zijn sterke aanwijzingen dat in de kern van vrijwel elk sterrenstelsel - ook het onze - een zwart gat schuilgaat dat miljoenen keren zoveel massa bevat als de zon. Sommige van die zwarte gaten vertonen veel activiteit in de vorm van stralingsuitbarstingen, maar andere zijn nogal tam. Alleen in 2006 vertoonde het zwarte gat in het Andromedastelsel een korte uitbarsting van röntgenstraling, die sindsdien nog een beetje naijlt.

De activiteit van zo'n superzwaar zwart gat hangt nauw samen met de aanvoer van materie uit zijn omgeving. Blijkbaar is die aanvoer bij stelsels als het Andromedastelsel nogal gering. De opleving van 2006 wordt vooralsnog toegeschreven aan een 'kortsluiting' in het magnetische veld in de schijf van hete materie rond het zwarte gat.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

25-05-2010

Superzwaar zwart gat M87 uit centrum geschopt?



Amerikaanse en Britse sterrenkundigen hebben ontdekt dat het zwarte gat in de kern van het sterrenstelsel M87 niet precies in het centrum zit. De vraag is nu hoe dit ongeveer 6 miljard zonsmassa's zware gevaarte opzij is geschoven.

De meest waarschijnlijk verklaring voor zijn excentrische positie is dat het object een samenvoeging van twee oudere, minder zware zwarte gaten is. Uit berekeningen blijkt dat er bij zo'n samenvoeging zogeheten gravitatiegolven ontstaan, die het uiteindelijke zwarte gat als het ware een schop geven. Het kan dan vele miljoenen jaren duren voordat het zwarte gat zijn positie in het midden van het sterrenstelsel weer heeft ingenomen.

Er is echter nog een andere verklaring mogelijk. M87 staat bekend om de kolossale materiestroom of jet die zijn kern uitstoot. Volgens de onderzoekers is het denkbaar dat deze materiestroom als een reusachtige straalmotor fungeert en het zwarte gat uit zijn centrale positie duwt.

Maar ongeacht welke van beide verklaringen de juiste is: het lijkt er op dat superzware zwarte gaten niet altijd in de centra van sterrenstelsels gezocht moeten worden.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

26-05-2010

Botsingen tussen sterrenstelsels activeren zwarte gaten



Slechts ongeveer één op de honderd superzware zwarte gaten in het heelal produceert enorme hoeveelheden energie. Dankzij gegevens verzameld met de Amerikaanse satelliet Swift weten sterrenkundigen nu waarom dit zo is. De zwarte gaten vlammen pas op bij botsingen tussen sterrenstelsels.

In de kernen van de meeste, zo niet alle sterrenstelsels schuilt een zwart gat met een massa van een miljoen tot een miljard zonsmassa's. In de omgeving van sommige van die zwarte gaten wordt tot wel tien miljard keer zoveel energie als in onze zon geproduceerd. Deze energie wordt ontleend aan grote hoeveelheden materie die naar het zwarte gat toe stromen.

Vermoed werd al dat zo'n materiestroom op gang kan komen als twee (of meer) sterrenstelsels met elkaar in botsing komen. Maar tot nog toe kon slechts ongeveer twee procent van alle actieve zwarte gaten aan botsende sterrenstelsels worden toegeschreven. Een duidelijk verband tussen beide verschijnselen ontbrak dus.

De Swift-satelliet heeft daar verandering in gebracht. Anders dan de meeste andere soorten straling die door een actief zwart gat wordt uitgezonden, kan harde röntgenstraling ongehinderd het stof en gas in de omgeving passeren. Swift is de eerste satelliet die dit type straling kan waarnemen, en uit die waarnemingen blijkt dat veel meer actieve zwarte gaten - ongeveer 25 procent - deel uitmaken van sterrenstelsels die bij botsingen betrokken zijn. De verwachting is dat toekomstige, nog gevoeligere satellieten dit percentage nog verder zullen opvoeren.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

nog iets bekend van vallende meteoren?

01-06-2010

Tegendraadse zwarte gaten spuiten harder



Superzware zwarte gaten die tegen de hen omringende materieschijf in draaien, produceren sterkere straalstromen dan meedraaiende zwarte gaten. Dat blijkt uit onderzoek door sterrenkundigen van een aantal Amerikaanse instituten.

De zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels bevatten vele miljoenen zonsmassa's aan materie. Het gas en stof dat zij uit hun omgeving aantrekken, verzamelt zich in eerste instantie in een schijf die rond het zwarte gat draait. Een deel van die hete materie verdwijnt echter niet in het zwarte gat, maar wordt in twee smalle bundels of jetsterug de ruimte in geblazen.

Elk zwart gat draait om zijn as, en dat kan in twee richtingen: met de omringende materieschijf mee of daar tegenin. Heel lang dachten sterrenkundigen dat snel roterende zwarte gaten de krachtigste jets hadden. Maar dat idee klopt niet. Uit het nieuwe onderzoek blijkt dat meedraaiende zwarte gaten zwakke of zelfs helemaal geen jets hebben en 'tegendraadse' zwarte gaten juist krachtige jets.

Het verschil in 'spuitkracht' zou ontstaan doordat er bij tegendraadse zwarte gaten meer ruimte zit tussen het zwarte gat en de binnenrand van de materieschijf. In deze leegte kunnen gemakkelijker magnetische velden ontstaan, die de jets aandrijven.


© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

quote:

Op donderdag 27 mei 2010 17:25 schreef sararaats het volgende:
nog iets bekend van vallende meteoren?

Dan kun je het beste even dit topic in de gaten houden denk ik
Astronomie in de Achtertuin #1

Nu komen de noob-vragen hoor, ik vindt dit allemaal ook verrekte interessant, maar als een object in het bereik van een zwart gat komt kan hij niet ontsnappen, waar blijft het dan? Als een zwart gat oneindige dichtheid heeft kan die dichtheid toch groter worden en breidt het bereik toch uit? Of moet ik de uitleg nog even overnieuw lezen:s

quote:

Op zondag 6 juni 2010 04:33 schreef Sjapoela het volgende:
Nu komen de noob-vragen hoor, ik vindt dit allemaal ook verrekte interessant, maar als een object in het bereik van een zwart gat komt kan hij niet ontsnappen, waar blijft het dan? Als een zwart gat oneindige dichtheid heeft kan die dichtheid toch groter worden en breidt het bereik toch uit? Of moet ik de uitleg nog even overnieuw lezen:s

Dat weten we niet, dus zo'n gekke vraag is het niet

Het pad van zo'n object in de ruimtetijd eindigt in de singulariteit van het zwarte gat.

07-07-2010

Zwart gat blaast grote bellen



Door waarnemingen met ESO's Very Large Telescope en NASA's röntgensatelliet Chandra met elkaar te combineren, hebben astronomen de krachtigste jets ontdekt die ooit bij een stellair zwart gat zijn waargenomen. Het object, dat ook wel een microquasar wordt genoemd, blaast een duizend lichtjaar grote bel van heet gas de ruimte in. En daarbij wordt tienmaal zo veel energie de ruimte in gepompt als bij de overige microquasars die we kennen (Nature, 8 juli).

Bekend is dat zwarte gaten enorme hoeveelheden energie uitstoten als zij materie opslokken. Het vermoeden bestond dat deze energie grotendeels vrijkwam in de vorm van straling, en met name röntgenstraling. Uit dit nieuwe onderzoek blijkt echter dat sommige zwarte gaten net zo veel, en misschien zelfs veel meer, energie uitstoten in de vorm van twee bundels van snel bewegende deeltjes.

Deze snelle jets komen in botsing met het omringende interstellaire gas, en verhitten het, waardoor het gaat uitdijen. De astronomen hebben de plekken waar de jets inbeuken op het interstellaire gas rond het zwarte gat kunnen waarnemen. Daarbij is vastgesteld dat de bel van heet gas uitdijt met een snelheid van bijna een miljoen kilometer per uur.

Het bellenblazende zwarte gat bevindt zich op een afstand van 12 miljoen lichtjaar, in het buitengebied van het spiraalstelsel NGC 7793. Uit de waargenomen afmetingen en uitdijingssnelheid van de gasbel leiden de astronomen af dat de jet al minstens 200.000 jaar actief is.

Toegevoegd door Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

wow

08-07-2010

Gaswolken maken zwarte gaten actief



Het superzware zwarte gat dat schuilgaat in de kern van elk sterrenstelsel vertoont lang niet altijd activiteit. Amerikaanse onderzoekers denken nu te weten waarom dat zo is.

Sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel zijn miljarden jaren geleden ontstaan uit een stortvloed van samenkomende reusachtige gaswolken, die nog een beetje nadruppelt. Als zo'n gaswolk, die miljoenen zonsmassa's materie kan bevatten, in de buurt van het centrum van het stelsel komt, wordt een deel ervan opgeslokt door het zwarte gat. De rest gaat op aan de vorming van nieuwe sterren in het kerngebied. Kortom: de kern van het sterrenstelsel wordt actief.

Volgens de onderzoekers kan dat betekenen dat het al dan niet actief zijn van een sterrenstelsel gewoon een kwestie van toeval is. Een stelsel dat al meer dan tien miljoen jaar niet door een nieuwe gaswolk is getroffen, ziet er normaal uit. Maar als er recent een gaswolk is gearriveerd, leeft het kerngebied op.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

21-07-2010

Omver gekegeld zwart gat ontdekt



Uit onderzoek met de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra blijkt dat het superzware zwarte gat in de kern van een ver sterrenstelsel omver gekegeld is. Daardoor is de stand van de rotatie-as van het zwarte gat veranderd.

Het zwarte gat bevindt zich in de kern van het sterrenstelsel 4C +00.58, op een afstand van 780 miljoen lichtjaar. Net als veel andere superzware gaten blaast dit exemplaar veel gas uit zijn omgeving weg in de vorm van twee jets of straalstromen. Uit de verdeling van de uitgestoten materie valt op te maken dat die jets niet altijd dezelfde kant op hebben gewezen.

Wat de verandering van de stand van het zwarte gat heeft veroorzaakt, is niet helemaal duidelijk. Maar astronomen vermoeden dat de oorzaak gezocht moet worden bij een botsing met een ander sterrenstelsel. Daarbij kan een fusie van de twee centrale zwarte gaten van de botsende stelsels hebben plaatsgevonden. Een andere mogelijkheid is dat het zwarte gat uit het lood is geslagen door de toestroom van enorme hoeveelheden materie uit het andere stelsel.

© Eddy Echternach (www.astronieuws.nl)

(allesoversterrenkunde)

06-08-2010

De weerstand van een zwart gat

Snaartheorie verklaart supergeleiding

Supergeleiding is al een eeuw hot in de natuurkunde, maar wordt nog steeds slecht begrepen. Nu komt er hulp uit onverwachte hoek. De snaartheorie kent een model voor zwarte gaten dat bijna perfect aansluit op het gedrag van elektronen in een supergeleider.

Het is op een jaar na een eeuw geleden dat de Leidse fysicus Heike Kamerlingh Onnes supergeleiding ontdekte. Hij was erin geslaagd om helium af te koelen tot bijna het absolute nulpunt (0,9 Kelvin) en wilde weten of hij onder die omstandigheden kwikdraad kon gebruiken als geleider van elektrische stroom. En of dat kon: de weerstand van het kwik was nul geworden en de stroom ging er zonder verliezen doorheen.

Keramisch
Later bleek dat ook andere metalen supergeleidend konden worden, maar van groot praktisch nut leek het allemaal niet. Supergeleiding trad alleen op bij extreme koeling. Pas in 1986, driekwart eeuw na de ontdekking van Kamerlingh Onnes, maakte het vakgebied een grote sprong voorwaarts. Bepaalde keramische materialen vertoonden het kunstje ‘al’ bij 90 Kelvin. Dat is nog steeds erg koud (ruim 180 graden onder nul), maar technisch niet meer zo lastig.

Theoretisch leverde dat wel een probleem op. In de jaren vijftig was voor de metalen een bevredigend model bedacht om supergeleiding te verklaren, maar de vreemde keramische baksels plaatsen materiaalfysici tot op de dag van vandaag voor een raadsel.

Theorie van Alles
Nu krijgen ze steun van collega’s van wie ze dat vermoedelijk het laatst verwachtten, de snaartheoretici. Deze zijn eigenlijk op zoek naar een zogeheten Theorie van Alles, een theorie die alle krachten uit de natuur met elkaar verbindt.

Dat lukt nog niet zo best, vooral omdat de snaartheorie zeer abstract is en nauwelijks experimenteel te toetsen. Maar de wiskunde die ervoor nodig is (en ervoor ontwikkeld moest worden) heeft soms al wel nut op een heel ander terrein.

Zoals nu met supergeleiding. Amerikaanse snarenfysici van het fameuze MIT in Cambridge, Massachusetts, reiken hun vakbroeders in Science een model aan van een zwart gat, dat ook gebruikt kan worden voor supergeleiding. Wellicht kunnen daarmee materialen worden ontwikkeld die bij nog hogere temperaturen hun weerstand verliezen, voorspelt de voorlichter van MIT in een bijgaand persbericht.

Vreemd metaal
Zo ver is het nog niet, tempert één van de onderzoekers, Hong Liu, de verwachtingen. “Dat is wel het doel, maar een verklaring voor supergeleidende keramieken hebben we nog niet.”

Juist boven de temperatuur waarbij de keramische materialen supergeleidend worden, komen ze in een fase die fysici omschrijven als ‘vreemde metalen’. Normaal is in die fase de weerstand van het materiaal evenredig aan het kwadraat van de temperatuur. Maar in vreemde metalen is die relatie er met de temperatuur zelf. “Geen theorie die dat kan verklaren”, zegt Liu.

Maar ze hadden een model liggen dat de zwaartekracht in en rond een zwart gat beschreef en dat opmerkelijke overeenkomsten vertoonde met het gedrag van elektronen in een vreemd metaal. Zo was ook de elektrische weerstand van het zwarte gat evenredig met de temperatuur.

Algemene relativiteitstheorie
Dat is minder curieus dan het oogt. De snaartheorie poogt een verbinding te leggen tussen de wereld van het grote, waarin de zwaartekracht regeert en die beschreven wordt door de algemene relativiteitstheorie, en de wereld van atomen en elektronen waarin de wetten van de kwantumtheorie gelden.

De hoop is nu dat ook andere eigenschappen van vreemde metalen hun evenknie hebben in het zwarte gat. De fysici denken bijvoorbeeld dat de grootte van het elektromagnetisch veld in zo’n zwaartekrachtsysteem correspondeert met de dichtheid van elektronen in de kwantumwereld. Zo zouden de geheimen van de supergeleiding kunnen worden ontsluierd door de eigenschappen van een zwart gat te berekenen.

Ptolemaeus
De snaartheoretici die al dertig jaar ploeteren op hun Theorie van Alles, kunnen dit succesje wel gebruiken, maar over de waarde van de theorie zelf zegt het weinig. Critici verwijzen graag naar het wereldbeeld van Ptolemaeus, die de aarde in het centrum van het heelal plaatste en een ingewikkeld stelsel van cirkels en epicykels nodig had om de bewegingen van de planeten te kunnen verklaren. Ptolemaeus zorgde voor een geweldige bloei van de goniometrie, maar zijn stelsel ligt al lang op het kerkhof van de wetenschap.

Joep Engels

Thomas Faulkner e.a., ‘Strange Metal Transport Realized by Gauge/Gravity Duality’, op 5 augustus 2010 verschenen op Sciencexpress, de online versie van Science

(Noorderlicht)

18-08-2010

Hoe zwaar moet een ster zijn om als zwart gat te eindigen?



Nieuwe metingen aan een verre sterrenhoop zetten vraagtekens bij de gangbare ideeën over de evolutie van zware sterren. Sterren die meer dan tien keer zo zwaar zijn als de zon, exploderen aan het eind van hun leven als supernova. Wat er van de kern van de ster overblijft, hangt af van de beginmassa. Sterren tussen 10 en 25 keer de massa van de zon eindigen hun leven als kleine, supercompacte neutronenster; sterren die meer dan 25 keer zo zwaar zijn als de zon eindigen als zwart gat.

Tenminste, dat was de gangbare theorie. De nieuwe metingen zetten daar echter vraagtekens bij. Met de Europese Very Large Telescope in Chili is ontdekt dat een neutronenster in de sterrenhoop Westerlund 1 het overblijfsel is van een ster die ooit meer dan 40 keer zo zwaar is geweest als de zon. Om de een of andere reden is de kern van die reuzenster bij de supernova-explosie toch niet ineengestort tot een zwart gat.

Dat de voorloper van de 'magnetar' (een neutronenster met een extreem sterk magneetveld) zwaarder moet zijn geweest dan 40 zonsmassa's, blijkt uit massabepalingen van andere sterren in Westerlund 1. Alle sterren in de sterrenhoop zijn een paar miljoen jaar geleden tegelijkertijd ontstaan. De allerzwaarste sterren leven het kortst, en knallen het eerst uit elkaar als supernova. Omdat er in de sterrenhoop nog steeds sterren tussen 30 en 40 zonsmassa's worden aangetroffen, moet de voorloper van de magnetar wel zwaarder zijn geweest dan 40 zonsmassa's, anders was hij nog niet geëxplodeerd.

Hoe de ster heeft kunnen voorkomen dat hij ineenstortte tot een zwart gat is niet duidelijk. Mogelijk is hij tijdens zijn korte leven veel massa verloren door materie-overdracht aan een begeleider.

(allesoversterrenkunde)

....

20-08-2010

Tango van zwarte gaten

Voordat ze samensmelten, wikkelen hun jets zich om elkaar heen

De meeste sterrenstelsels hebben een superzwaar zwart gat in hun centrum, en sterrenstelsels botsen vaak in het heelal. Ook de zwarte gaten treffen elkaar dan, en na een heftige tango smelten ze samen. Hun choreografie is voor het eerst gedetailleerd doorgerekend.

De kip-of-ei kwestie wie wat voortbrengt is nog niet opgelost, maar duidelijk is wel dat in het centrum van de meeste sterrenstelsels, zo niet alle, een zwart gat huist. Dit zwarte gat weegt miljoenen of zelfs miljarden zonsmassa’s en slokt alles wat in zijn buurt komt op.
Maar een zwart gat is een slordige eter: een flink deel van de invallende materie komt in de vorm van twee bundels hoog-energetische deeltjes en straling (jets) weer naar buiten bij de polen.

De Canadese astrofysicus Carlos Palenzuela en enkele collega’s vroegen zich af wat er gebeurt als twee superzware zwarte gaten en hun jets samensmelten. Dit moet af en toe voorkomen, want we zien overal in het heelal sterrenstelsels die bezig zijn samen te smelten.
Zo’n fusie duurt miljoenen jaren, simpelweg omdat sterrenstelsels zo enorm groot zijn. Ook zijn de afstanden tussen afzonderlijke sterren relatief zo groot, dat die zelden met elkaar zullen botsen. Maar de twee zwarte gaten zijn wel gedoemd om in botsing te komen. Hun interactie met de omringende sterren en gaswolken komt neer op een soort wrijving, waardoor hun onderlinge snelheid afneemt en ze ten opzichte van elkaar in een spiraalbeweging terecht komen.

Verstrengelen
In Science van 20 augustus presenteren de Canadese onderzoekers computersimulaties die laten zien hoe de jets zich tijdens de laatste paar rondjes van de tango in elkaar verstrengelen. In die fase komen de zwarte gaten vooral nader tot elkaar, doordat steeds krachtiger zwaartekrachtsgolven energie en impulsmoment uit het systeem afvoeren. Het resulterende filmpje is onder Dual Jets from Binary Black Holes te vinden op een aan astronomische simulaties gewijde webpagina.

Zwaartekrachtsgolven zijn nog nooit direct waargenomen, maar worden voorspeld door de Algemene Relativiteitstheorie. Het zijn rimpelingen in de ruimte-tijd die zich met de lichtsnelheid voortplanten, en die specifiek veroorzaakt worden door grote massa’s die zeer snel om elkaar heen draaien.

De vergelijkingen van de Algemene Relativiteitstheorie zijn veel gecompliceerder dan die van de klassieke mechanica, waardoor ze ook met de computer veel moeilijker door te rekenen zijn. Ter simplificatie nam men aan, dat beide zwarte gaten even zwaar waren, niet om hun eigen as draaiden en dat hun jets in dezelfde richting wezen.
Volgens de onderzoekers tonen hun simulaties aan, dat de jets van zwarte gaten verrassend stabiele structuren zijn, die ook bij zeer heftige gebeurtenissen in extreem sterke zwaartekrachtsvelden hun vorm behouden.

Een ander resultaat van de simulaties is, dat het tangopaar in de laatste paar uur voor de finale samensmelting intense straling uitzent, overeenkomend met de energieproductie van maar liefst tien miljard zonnen. Volgens de onderzoekers moet zo’n gebeurtenis tot op vijf miljard lichtjaar afstand waarneembaar zijn met röntgen-telescopen die in de nabije toekomst gelanceerd worden.
Behalve elektro-magnetische straling, zendt de fusie een relatief nog veel heftiger puls zwaartekrachtsgolven uit. Als zo’n golf de aarde passeert, vervormt de hele aardbol – en alles er op – een heel klein beetje en veert daarna weer terug.

Er zijn al detectoren gebouwd, zoals Ligo in de VS, die zulke rimpelingen moeten kunnen registreren als ze sterk genoeg zijn. Met de lancering van zwaartekrachtsgolfdetectors in de ruimte (Lisa, mogelijk in 2020) zou de zwarte-gatentango zelfs tot op 13 miljard lichtjaar te detecteren moeten zijn, bijna helemaal terug tot aan de Oerknal en de rand van het zichtbare heelal.

Arnout Jaspers ..

(Noorderlicht).

[ Bericht 99% gewijzigd door ExperimentalFrentalMental op 21-08-2010 08:45:19 ]