Zwarte gaten en dummies #2 Dement in een andere dimensie

18-12-2012

Meer ultrazware zwarte gaten dan gedacht



Er zijn misschien wel meer zwarte gaten van de allerzwaarste categorie dan tot nu toe werd gedacht. Astronomen verbonden aan NASA, die op zoek gingen naar deze monsters met een gewicht van tussen de 10 en 40 miljard zonsmassa’s, vonden er tot hun verrassing 10 in de 18 clusters van sterrenstelsels die ze bekeken.

De clusters werden onder de loep genomen met de Chandra röntgensatelliet van NASA. En in de kern van meer dan de helft van deze clusters werd een bron van zeer sterke röntgenstraling gedetecteerd, ofwel dé aanwijzing voor de aanwezigheid van een zwart gat. Die straling is volgens de theorie afkomstig van materie die sterk wordt versneld en verhit op het moment dat ze het zwarte gat invalt.

Ook stelt de theorie dat er een relatie is tussen de intensiteit van de röntgenstraling en de massa van het zwarte gat. Op basis van de gemeten intensiteiten concluderen de astronomen dat ze in 10 gevallen te maken hebben met ultrazware zwarte gaten. Tot nu toe waren er slechts enkele van deze exemplaren bekend.

In eerder onderzoek werd de massa van dit soort zwarte gaten geschat aan de hand van hun interactie met hun directe omgeving. Dat leverde massa’s op die wel een tienvoud minder waren. Volgens de astronomen betekenen de nieuwe resultaten dan ook dat we de interactie tussen de ultrazware zwarte gaten en hun omgeving nog niet goed begrijpen.

Hun claim wordt kracht bijgezet door een derde onderzoek. Daarin werd aan de hand van bewegingen van sterren rondom één van deze zwarte gaten bevestigd dat het inderdaad om een ultrazwaar exemplaar gaat. (Roel van der Heijden)

(allesoversterrenkunde)

08-01-2013

Ruimtetelescoop NuSTAR legt mysterieuze zwarte gaten vast



Met de Amerikaanse ruimtetelescoop NuSTAR is de hoogenergetische röntgenstraling vastgelegd van twee mysterieuze zwarte gaten in de spiraalarmen van het nabijgelegen sterrenstelsel IC342. NuSTAR werd in juni 2012 gelanceerd; de eerste waarnemingsresultaten zijn vandaag gepresenteerd op de 221e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Long Beach. Nooit eerder is de sterrenhemel in dit golflengtegebied zo gedetailleerd vastgelegd.

De röntgenstraling van de twee zwarte gaten (de paarse vlekken op de foto) is veel intenser dan je zou verwachten van een normaal 'stellair' zwart gat met een massa van een paar zonsmassa's. Door de NuSTAR-waarnemingen te vergelijken met metingen van het Chandra X-ray Observatory op minder energierijke golflengten hopen sterrenkundigen te achterhalen hoe die grote röntgenhelderheid verklaard kan worden: ķf er is sprake van een veel zwaarder zwart gat, met een massa van misschien wel enkele honderden zonsmassa's, of de twee zwarte gaten in IC342 hebben wél een normale, relatief geringe massa, maar gedragen zich heel anders dan de standaardtheorieën voorspellen.

NuSTAR legde in de afgelopen maanden ook de hoogenergetischge röntgenstraling vast van Cassiopeia A, het restant van een supernova die enkele eeuwen geleden explodeerde. (GS)

NASA's NuSTAR Catches Black Holes in Galaxy Web (origineel persbericht

(allesoversterrenkunde)

30-01-2013

Nieuwe techniek vergemakkelijkt 'weging' zwart gat


Hubble-opname van het sterrenstelsel NGC 4526 die over de gemeten verdeling van koud moleculair gas (paars) heen is gelegd. NASA/ESA/Timothy A. Davis

Een internationaal team van astronomen heeft een nieuwe manier bedacht om de massa's van de kolossale zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels te bepalen. Bij de nieuwe methode wordt de snelheid gemeten waarmee koolmonoxide-moleculen om zo'n zwart gat draaien (Nature, 31 januari).

In het centrum van bijna elk sterrenstelsel houdt zich een zwart gat schuil. De massa's van deze objecten liggen doorgaans in de orde van vele miljoenen of enkele miljarden zonsmassa's. Tot nu toe worden deze massa's bepaald door bijvoorbeeld naar de baanbewegingen van sterren of gaswolken in het centrum van het sterrenstelsel te kijken. Deze methode is echter nogal omslachtig en alleen bruikbaar voor relatief nabije stelsels.

Met de nieuwe techniek wordt gekeken naar de straling die koolmonoxide-moleculen uitzenden in het zogeheten submillimetergebied – een golflengtegebied dat op de grens van infrarood- en radiostraling ligt. Gas dat zich in de buurt van het centrum van een sterrenstelsel bevindt, staat onder invloed van de zwaartekracht: hoe zwaarder het daar aanwezige zwarte gat en hoe kleiner de afstand tot dat zwarte gat, des te sneller bewegen de gasmoleculen. De snelheid van het gas kan worden gemeten door gebruik te maken van het dopplereffect – de verschuiving van de golflengte van de straling die het gas uitzendt ten gevolge van zijn snelheid ten opzichte van de aarde.

Het eerste stelsel dat de astronomen op deze manier hebben onderzocht, is NGC 4526, een spiraalstelsel op ongeveer 55 miljoen lichtjaar van de aarde. De koolmonoxide in dat stelsel is gedetecteerd met de Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA), een opstelling van zes (sub)millimetertelescopen in Californië. Uit de snelheid waarmee het gas in de kern van NGC 4526 beweegt, blijkt dat het daar aanwezige zwarte gat een massa van ongeveer 450 miljoen zonsmassa's heeft.

Naar verwachting zullen met de (bijna voltooide) ALMA-telescoop in het noorden van Chili straks honderden sterrenstelsels op deze manier onderzocht worden. Het 'wegen' van een superzwaar zwart gat zal dan nog maar enkele uren in beslag nemen. (EE)

(allesoversterrenkunde)

13-02-2013

Superzware zwarte gaten blijven groeien



Ook het zwarte gat in de kern van het Sombrerostelsel wordt gestaag zwaarder. ESO/P. Barthel
Ook de superzware zwarte gaten in de kernen van rustige, solitaire spiraalstelsels worden gestaag zwaarder. Dat volgt uit nieuw theoretisch onderzoek dat vandaag in het tijdschrift Astrophysical Journal is gepubliceerd.

In het centrum van bijna elk sterrenstelsel schuilt een zwart gat dat ruwweg een miljoen tot een miljard keer zo zwaar is als onze zon. Tot voor kort gingen astronomen ervan uit dat zo'n zwart gat het grootste deel van zijn massa verkrijgt als zijn sterrenstelsel in botsing komt met een soortgenoot. Er verzamelt zich dan veel gas rond het zwarte gat, dat heel heet wordt en veel licht uitzendt. Na zo'n 'groeispurt' zou de aanwas van het zwarte gat stagneren.

Recente waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop hebben echter laten zien dat ook de zwarte gaten in spiraalstelsels die al lange tijd geen botsing hebben meegemaakt zwaarder worden. Het nieuwe onderzoek, waarbij gebruik is gemaakt van computersimulaties, doet daar nog een schepje bovenop: de kenmerken van deze rustige spiraalstelsels zijn alleen verklaarbaar als hun centrale zwarte gaten gewoon door blijven groeien.

Die gestage groei kan worden toegeschreven aan het regelmatig opslokken van relatief kleine hoeveelheden massa in de vorm van gaswolken. Zo hebben astronomen in het centrum van onze Melkweg onlangs een gaswolk ontdekt die later dit jaar door het daar aanwezige zwarte gat aan flarden wordt getrokken. Naar verwachting zal dit zwarte gat hierdoor de komende tien jaar vijftien aardmassa's zwaarder worden.

Het zwarte gat in het zogeheten Sombrerostelsel moet veel sneller groeien. De onderzoekers schatten dat dit exemplaar, dat de 500 miljoen zonsmassa's al is gepasseerd, gemiddeld ongeveer één zonsmassa per twintig jaar zwaarder wordt. (EE)

(allesoversterrenkunde)

27-02-2013

Superzwaar zwart gat draait supersnel rond


Impressie van een superzwaar zwart gat dat door een accretieschijf wordt omgeven. (NASA/JPL-Caltech)

Het superzware zwarte gat in het centrum van het spiraalstelsel NGC 1365 draait zo snel rond, dat zijn 'oppervlak' bijna de snelheid van het licht haalt. Dat blijkt uit nieuwe gegevens die met de röntgensatellieten NuSTAR en XMM-Newton zijn verzameld. Het is voor het eerst dat astronomen de rotatiesnelheid van een superzwaar zwart gat nauwkeurig hebben kunnen meten (Nature, 28 februari).

De zwaartekracht van een zwart gat is dermate sterk dat, terwijl het object ronddraait, hij de omringende ruimte meesleept. Het 'oppervlak' van zo'n ronddraaiend zwart gat wordt de waarnemingshorizon genoemd. Alles wat deze grens passeert, wordt het zwarte gat in gesleurd.

Materie die van grote afstand naar het zwarte gat toe stroomt, verzamelt zich in eerste instantie in een zogeheten accretieschijf, waar zij door wrijvingskrachten zo sterk wordt verhit dat zij röntgenstraling uitzendt. Uit waarnemingen van de röntgenstraling uit de kern van NGC 1365 hebben astronomen kunnen vaststellen waar de overgang tussen accretieschijf en waarnemingshorizon ligt. Uit die ligging van die binnengrens kan worden afgeleid met welke snelheid het zwarte gat rondtolt.

Astronomen zijn geīnteresseerd in de rotatiesnelheid van zo'n zwart gat, omdat die snelheid informatie geeft over de manier waarop het object tot stand is gekomen. Hoewel het zwarte gat in NGC 1365 nu enkele miljoenen zonsmassa's zwaar is, was het niet altijd zo groot. Het is in de loop van miljarden jaren 'gegroeid' door sterren en gas uit zijn omgeving op te slokken en met andere zwarte gaten te fuseren.

Bij dat opslokken wint het zwarte gat niet alleen aan massa, maar wordt ook impulsmoment overgedragen – 'draaivermogen'. Als de materie die in de loop van de tijd naar het zwarte gat stroomt uit allerlei verschillende richtingen komt, levert dat niet veel snelheidswinst op. Bij het zwarte gat in NGC 1365 is duidelijk iets anders gebeurd: dat draait zo'n beetje op maximale snelheid. En dat betekent dat zijn groeiproces heel ordelijk moet zijn verlopen. (EE)

(allesoversterrenkunde)

02-04-2013

Zwart gat wordt wakker en slikt 'super-Jupiter' in

Astronomen hebben gezien hoe een zwart gat na een decennialange slaap 'wakker werd' en een kleiner object verzwolg. Volgens ruimtevaartorganisatie ESA zal een soortgelijke gebeurtenis binnenkort in het centrum van ons Melkwegstelsel voorkomen.


Een computer-animatie van het zwarte gat (bij de blauwe streep) die de planeet of ster (de gouden bal) langzaam opslokt. Š ESA.

Wat er precies gebeurde is niet helemaal duidelijk, maar het lijkt erop dat een supergrote gasplaneet (ter grootte van een paar Jupiters) of een heel kleine, zwakke ster slachtoffer werd van het zwarte gat. Dit gebeurde in sterrenstelsel NG4845, dat 47 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is.

De ontdekking werd gedaan door de Integral-telescoop van de ESA. Het is voor het eerst dat een zwart gat voor het oog van de telescoop een ster of planeet opslokt. Overigens denken de sterrenkundigen dat niet het hele ding is opgeslokt; de kern draait waarschijnlijk nog om het zwarte gat heen.

De ontdekking, waarover gepubliceerd wordt in Astronomy & Astrophysics, wordt overigens niet maar aan één telescoop overgelaten. Nadat Integral inderdaad iets bijzonders leek te zien, zijn er nog meer waarnemingen gedaan door drie andere telescopen. Deze bevestigden dat het hier inderdaad om een zwart gat ging dat na dertig jaar wakker werd om te 'eten'.

Vermoed wordt dat het zwarte gat in het midden van onze Melkweg zich binnenkort tegoed zal doen aan een compacte gaswolk, die op dit moment gevaarlijk dicht bij het gat zweeft.

(HLN)

22-04-2013

Zwarte gaten kunnen licht werpen op de uitdijingsgeschiedenis van het heelal.



Illustratie van een superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsel. (educatedearth.net)
Volgens professor Hagai Netzer van de Tel Aviv University kunnen superzware zwarte gaten in ver verwijderde sterrenstelsels licht werpen op de uitdijingsgeschiedenis van het heelal. Onderzoek aan verre supernova's (exploderende sterren) heeft uitgewezen dat de uitdijingssnelheid van het heelal sinds enkele miljarden jaren aan het toenemen is, als gevolg van een mysterieuze donkere energie in de lege ruimte. Waarnemingen aan supernova's kunnen tot dit soort conclusies leiden omdat de exploderende sterren van een bepaald type altijd dezelfde lichtkracht hebben, waardoor de waargenomen helderheid direct informatie oplevert over de afstand. Volgens Netzer geldt iets soortgelijks voor zwarte gaten.

Superzware zwarte gaten in verre sterrenstelsels worden omgeven door heet gas, dat veel energierijke straling utizendt voordat het in het zwarte gat verdwijnt. Onderzoek aan relatief nabijgelegen zwarte gaten wijst uit dat de hoeveelheid uitgestraalde energie gerelateerd is aan de massa van het zwarte gat. Van verder weg gelegen zwarte gaten kan die massa worden bepaald door bijvoorbeeld metingen te doen aan bewegingssnelheden in de centrale delen van de betreffende sterrenstelsels. Als de massa op die manier is bepaald, is dus ook bekend hoeveel energie er door de omgeving van het zwarte gat wordt uitgestraald. Die 'lichtkracht' kan dan weer vergeleken worden met de waargenomen helderheid. Op die manier kunnen superzware zwarte gaten net als supernova-explosies gebruikt worden als een soort 'standaardkaarsen' die geschikt zijn voor kosmologisch onderzoek. Netzer heeft zijn bevindingen gepubliceerd in Physical Review Letters. (GS)

(allesoversterrenkunde)

Leuke intro! Ik snap het deel dat "zwaartekracht slechts de vervorming van het toneel waarop alle fysische processen zich afspelen" niet helemaal, ik dacht nog steeds dat zwaartekracht de maken had met de aantrekkingskracht van materie op basis van hun massa. Misschien wat plaatjes of jip en janneke voorbeelden erbij?

18-06-2013

Supercomputer maakt simulatie van een zwart gat



Wat gebeurt er in het hart van een zwart gat? Een team van astronomen heeft een supercomputer gebruikt om te kijken hoe het gas rondom een zwart gat stroomt. De simulatie beantwoordt vragen waar astronomen al decennialang mee worstelen.

.Eén zo’n vraag is: hoe produceert een zwart gat krachtige röntgenstraling? Krachtige (of harde) röntgenstraling is tientallen tot honderden keren energierijker dan zachte röntgenstraling. Harde röntgenstraling is een teken dat er heet gas aanwezig moet zijn bij een zwart gat met een temperatuur van meer dan een miljard graden Celsius. Dit is echter niet het geval.

Corona
Wat wel gebeurt is dat de sterke magnetische velden gaan bruisen door het warme, dichte toestromende gas. Het schuim cirkelt met bijna de lichtsnelheid rond het zwarte gat en vormt een soort corona. Wanneer zachte röntgenstralen door de corona reizen – en hier in botsing komen met elektronen en andere deeltjes – veranderen ze in harde röntgenstralen.

Supercomputer
Om de simulatie te maken gebruikten de wetenschappers de Ranger supercomputer van de universiteit van Texas. De computersimulatie van onderzoekswetenschapper Scott Noble (Rochester Institute of Technology) gebruikte 960 van de bijna 63.000 CPU’s van de Ranger supercomputer en had in totaal 27 dagen nodig om af te ronden.

Video
Benieuwd naar de video?

(scientias.nl)

(19 september 2013)

Vergeet de oerknal, het universum ontstond mogelijk uit zwart gat



Fysici hebben een nieuwe theorie bedacht omtrent de totstandkoming van het universum. Ze stellen dat het universum ontstond nadat een vierdimensionale ster ineenstortte en veranderde in een zwart gat dat materiaal uitspuugde.

Volgens de theorie van de oerknal ontstond het universum uit één punt. Dat punt was ten eerste heel heet en had ten tweede een oneindig grote dichtheid (ook wel singulariteit genoemd). In een nieuw paper komen onderzoekers met een andere theorie.

Probleem
Dat onderzoekers met een nieuwe theorie komen, is niet zo heel gek. De oerknaltheorie mag dan al een tijdje in omloop zijn: de theorie is niet helemaal sluitend. Er zijn namelijk enkele zaken die we in het heelal waarnemen en die niet in de oerknal-theorie passen. Zo is er bijvoorbeeld het horizonprobleem. Het universum heeft een vrijwel uniforme temperatuur. En dat is vreemd. Want de oerknal was een gewelddadige gebeurtenis, hoe kan deze nu overal een gelijke temperatuur hebben gecreëerd? Een ander probleem is dat we in het huidige heelal geen magnetische monopolen (deeltjes met één magnetische pool) kunnen vinden, terwijl deze als het universum uit de oerknal is ontstaan in grote getale voor zouden moeten komen.



Zwart gat
De fysici dachten na over theorie die onder meer deze problemen zou kunnen verhelpen. En ze vonden die in de vorm van een vierdimensionale ster. Als zo’n ster zou sterven en een zwart gat zou vormen, zou het materiaal dat dit zwarte gat uitspuugt een 3D-braan rondom de 3D-waarnemingshorizon vormen en uitdijen.

Problemen oplossen
Het onderzoek lost het horizonprobleem op: de ster die instort en een zwart gat vormt moet tijd genoeg hebben gehad om in zijn kern een uniforme temperatuur te bereiken. Ook het monopoolprobleem veegt de theorie van tafel. De situatie waarin deze monopolen zouden moeten ontstaan doet zich niet voor als een vierdimensionale ster instort.

Niet sluitend
Ook deze nieuwe theorie is overigens niet sluitend. Zo leverde de Planck-telescoop onlangs informatie af omtrent de temperatuurfluctuaties in de kosmische achtergrondstraling die in lijn is met de oerknaltheorie, maar ietsje afwijkt van wat men op basis van deze nieuwe theorie zou verwachten. De onderzoekers laten zich daar echter niet door uit het veld slaan. Ze willen de theorie nog nauwkeuriger maken en hopen dat deze kleine afwijking dan het veld ruimt.

Of de onderzoekers zojuist ontdekt hebben hoe het universum ontstaan is? Dat is moeilijk te zeggen. We waren er tenslotte meer dan dertien miljard jaar geleden niet bij. Het enige wat we momenteel kunnen doen, is simulaties uitvoeren en kijken welke simulatie het dichtst bij de huidige situatie in de buurt komt. Maar of die simulatie dan ook een correcte afspiegeling van de werkelijkheid is?

(scientias.nl)

quote:

Two Supermassive Black Holes About To Embrace
NASA's WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) satellite was looking at a distant galaxy, some 3.8 billion light-years away, and saw something rather unusual. At first they thought that they saw a galaxy was forming new stars at a furious rate, but upon closer checking, they found that they were seeing two supermassive black holes spiraling closer and closer to each other. The dance of this black hole duo started out slowly, with the objects circling each other at a distance of about a few thousand light-years.

As the black holes continued to spiral in toward each other, they were separated by just a few light-years. Supermassive black holes at the cores of galaxies typically shoot out pencil-straight jets, but in this case, the jet showed a zig-zag pattern. According to the scientists, a second massive black hole could, in essence, be pushing its weight around to change the shape of the other black hole's jet. Visible-light spectral data from the Gemini South telescope in Chile showed similar signs of abnormalities, thought to be the result of one black hole causing disk material surrounding the other black hole to clump. Together, these and other signs point to what is probably a fairly close-knit set of circling black holes, though the scientists can't say for sure how much distance separates them.

quote:

New Class of "Hypervelocity Stars" Discovered Escaping the Galaxy
Astronomers have discovered a surprising new class of 'hypervelocity stars' that are moving at more than a million miles per hour, fast enough to escape the gravitational grasp of the Milky Way galaxy. The 20 hyper stars are about the same size as the sun and, other than their extreme speed, have the same composition as the stars in the galactic disk. The big surprise is that they don't seem to come from the galaxy's center. The generally accepted mechanism for producing hypervelocity stars relies on the extreme gravitational field of the supermassive black hole that resides in the galaxy's core.

15-01-2014

Tekort aan stellaire zwarte gaten verklaard?


Artist’s impression van een dubbelster bestaande uit een snel roterende Be-ster en een zwart gat, beide omgeven door een zogeheten accretieschijf. (Nature)

Spaanse astronomen hebben ontdekt dat de snel roterende Be-ster MWC 656 een zwart gat van ongeveer vijf zonsmassa’s als begeleider heeft (Nature, 16 januari). Veel Be-sterren hebben een compacte begeleider, maar doorgaans is dat een neutronenster. Het is voor het eerst dat er een zwart gat bij zo’n ster is aangetroffen.

Be-sterren danken hun naam aan een combinatie van twee factoren: ze behoren tot de hete spectraalklasse B en hun spectra vertonen emissielijnen van waterstof en andere elementen. Dat laatste wijst erop dat de ster omgeven is door een schijf van materie die van de ster is weggeslingerd.

Er zijn sterke aanwijzingen dat Be-sterren hun snelle rotatie te danken hebben aan een begeleidende zware ster die aan het eind van zijn korte bestaan opzwelt, als supernova ontploft en uiteindelijk als neutronenster of zwart gat eindigt. Tijdens de ‘opgezwollen’ fase stroomt er materie van die begeleider naar de latere Be-ster, waardoor deze steeds sneller gaat draaien. Daarbij worden aan de evenaar van de ster zulke grote snelheden bereikt, dat er materie van het steroppervlak kan ontsnappen.

De Spaanse astronomen hebben nu ontdekt dat zich niet alleen rond de Be-ster van MWC 656 een materieschijf heeft gevormd, maar ook rond diens (niet rechtstreeks waarneembare) begeleider. Het lijkt erop dat er materie van de omvangrijke schijf rond de Be-ster overstroomt naar een zwart gat. Als die materie daadwerkelijk op het zwarte gat zou belanden, zou zij op weg daar naartoe intense röntgenstraling gaan uitzenden. Maar in dit geval heeft de materie zo veel snelheid, dat zij op veilige afstand om het zwarte gat heen blijft draaien.

Dit laatste kan verklaren waarom er in de Melkweg nog maar zo weinig (een stuk of vijftig) zwarte gaten van stellaire massa zijn ontdekt, terwijl theoretici voorspellen dat er miljoenen zware dubbelsterren moeten zijn die uit de combinatie van een zwart gat en een min of meer normale ster bestaan. De ontdekking van het onopvallende zwarte gat in MWC 656 bewijst dat die combinatie niet kan garanderen dat er veel röntgenstraling wordt geproduceerd. (EE)

(allesoversterrenkunde)

19-02-2014

Rond superzware zwarte gaten cirkelen donkere wolken


Artist's impression van de wolken die rond een superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsels cirkelen.

Astronomen hebben ontdekt dat er enorme wolken van gas en stof rond de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels draaien. Aanvankelijk werd aangenomen dat de materie die deze objecten naar zich toe trekken een relatief gelijkmatige schijf vormt. Maar in werkelijkheid lijken zich condensaties te vormen die dicht genoeg zijn om de intense straling uit de directe omgeving van het zwarte gat tegen te houden (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).

Het bestaan van de wolken wordt afgeleid uit gegevens die in de loop van zestien jaar zijn verzameld door de Rossi X-ray Timing Explorer, een NASA-satelliet die tot januari 2012 variaties in de intensiteit van kosmische röntgenbronnen heeft gemeten. Deze gegevens hebben de astronomen op het spoor gebracht van twaalf sterrenstelsels met een actieve kern waarvan de röntgenintensiteit gedurende een periode van uren tot jaren afzwakte.

Volgens de onderzoekers ontstaat zo’n ‘verduistering’ doordat er een wolk van dicht gas voor de kern van het stelsel schuift. De waargenomen wolken bewegen op afstanden van enkele lichtweken tot enkele lichtjaren om het superzware zwarte gat in het centrum. In één geval leek de wolk op het moment van de waarnemingen aan flarden te worden getrokken door de getijkrachten in de omgeving van het zwarte gat. (EE)

(allesoversterrenkunde)

25-03-2014

Gestimuleerde emissie: het antwoord op Hawkings informatieparadox?



We weten steeds meer over zwarte gaten. Maar de informatieparadox – die draait om de vraag wat er gebeurt met informatie die in een zwart gat valt – blijft al decennialang overeind. Tot nu, wellicht. Een onderzoeker van de Michigan State University denkt de paradox te hebben opgelost.

In 1975 ontdekte Stephen Hawking – een expert op het gebied van zwarte gaten – de zogenoemde Hawkingstraling. “In zijn oorspronkelijke theorie stelde Hawking dat de straling het zwarte gat langzaam consumeert en dat het zwarte gat uiteindelijk verdwijnt,” legt onderzoeker Chris Adami, verbonden aan de Michigan State University uit. “Daarmee concluderend dat informatie en al het andere dat het zwarte gat binnenging voorgoed verloren was gegaan.”

De paradox
Een mooie theorie. Maar deze brengt wel een probleem met zich mee. “Volgens de wetten van de kwantumfysica kan informatie niet verdwijnen. Een verlies aan informatie zou impliceren dat het universum zelf plotseling onvoorspelbaar wordt, elke keer als een zwart gat een deeltje inslikt. Dat is onwaarschijnlijk. Geen enkele wet die wij kennen, staat toe dat dat gebeurt.” Het levert een paradox op. Want zwarte gaten trekken met hun ongelofelijke aantrekkingskracht deeltjes en informatie naar zich toe en verdwijnen op een gegeven moment in hun geheel. En als die zwarte gaten verdwijnen, waar blijft dan de informatie als het onmogelijk is dat deze voorgoed verloren gaat? Deze informatieparadox houdt fysici al een aantal decennia bezig. Maar Adami denkt nu te weten hoe het zit.

Gestimuleerde emissie
Zijn antwoord op deze paradox? Gestimuleerde emissie. We spreken van gestimuleerde emissie wanneer een atoom in aangeslagen toestand botst met een foton en zelf een foton uitzendt. Die foton is eigenlijk een kopie van de foton waarmee de atoom botste. “Gestimuleerde emissie is het proces achter lasers (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),” vertelt Adami. “Het werkt eigenlijk als een kopieermachine: je gooit iets in de machine en twee identieke dingen komen eruit.”

Maar hoe werkt dat dan in een zwart gat? “Als je informatie in de richting van een zwart gat gooit, maakt het zwarte gat – vlak voor het de informatie opslokt – een kopie die buiten het zwarte gat blijft.” Informatie moet wel bewaard blijven in de gestimuleerde emissie van straling die de Hawkingstraling vergezelt. “Stephen Hawking’s prachtige theorie is in mijn opinie nu compleet,” stelt Adami. De tijd zal moeten leren of andere onderzoekers het met hem eens zijn.

(scientias.nl)

27-03-2014

Hoe zwarte gaten de evolutie van sterrenstelsels beīnvloeden


Artist’s impression van de ‘donut’ van gas en stof rond het centrale superzware zwarte gat van een actief sterrenstelsel. (SRON)

Onderzoekers van het Nederlandse ruimteonderzoeksinstituut SRON, onder leiding van promovenda Laura di Gesu, hebben voor het eerst aanwijzingen gevonden dat de superzware zwarte gaten in sterrenstelsels een ‘wind’ veroorzaken die tot ver in hun moederstelsel reikt. De ontdekking van deze uitstromende gaswolk, dichtbij de rand van het stelsel, kan bijdragen aan de oplossing van een oud vraagstuk. Hoe kan zo’n ‘klein’ zwart gat in het centrum zo veel invloed uitoefenen op het enorm uitgestrekte stelsel eromheen?

Elk sterrenstelsel heeft een zwart gat van miljarden zonsmassa’s in zijn centrum. Zo’n zwart gat straalt zelf geen licht uit, maar de materie in de omgeving ervan wél – enorme hoeveelheden zelfs. Deze straling ioniseert de omringende gaswolken, wat de transparantie van het gas op specifieke golflengten vermindert. Dat maakt dit gaswolk detecteerbaar op bijvoorbeeld röntgengolflengten.

Bij recent onderzoek met de Europese röntgensatelliet XMM-Newton en de Hubble-ruimtetelescoop is nu een gaswolk ontdekt die zich van het centrum van het ruim één miljard lichtjaar verre sterrenstelsel 1H0419-577 verwijdert. De uitstroom van het gas is zwak, maar omdat hij zich op zo’n grote afstand van het centrale zwarte gat bevindt, zou het kunnen gaan om het overblijfsel van een ‘wind’ die vroeger veel krachtiger was.

De ontdekking van de gaswolk biedt ook een verklaring voor het merkwaardige feit dat het licht uit de omgeving van het zwarte gat in 1H0419-577 voortdurend ‘aan’ en ‘uit’ gaat. De gegevens van XMM-Newton en Hubble laten zien dat het licht niet echt uit gaat, maar dat er af en toe een gaswolk voor het zwarte gat langs schuift. Deze uitleg suggereert dat we vanaf de aarde precies over de rand van de ‘donut’ van gas en stof die het zwarte gat omringt naar het centrum kijken.

Deze onderzoeksresultaten hebben tot twee publicaties geleid in het Europese tijdschrift Astronomy & Astrophysics. (EE)

(allesoversterrenkunde)

Supermassive Black Hole At the Centre of Galaxy May Be Wormhole In Disguise
There is growing evidence that the center of the Milky Way contains a mysterious object some 4 million times more massive than the Sun. Many astronomers believe that this object, called Sagittarius A*, is a supermassive black hole that was crucial in the galaxy's birth and formation. The thinking is that about 100 million years after the Big Bang, this supermassive object attracted the gas and dust that eventually became the Milky Way.

But there is a problem with this theory--100 million years is not long enough for a black hole to grow so big. The alternative explanation is that Sagittarius A* is a wormhole that connects the Milky Way to another region of the universe or even a another multiverse. Cosmologists have long known that wormholes could have formed in the instants after the Big Bang and that these objects would have been preserved during inflation to appear today as supermassive objects hidden behind an event horizon, like black holes.

It's easy to imagine that it would be impossible to tell these objects apart. But astronomers have now worked out that wormholes are smaller than black holes and so bend light from an object orbiting close to them, such as a plasma cloud, in a unique way that reveals their presence. They've even simulated what such a wormhole will look like. No telescope is yet capable of resolving images like these but that is set to change too. An infrared instrument called GRAVITY is currently being prepared for the Very Large Telescope Interferometer in Chile and should be in a position to spot the signature of a wormhole, if it is there, in the next few years.

quote:

Op donderdag 19 september 2013 21:06 schreef RobbieRonald het volgende:
(19 september 2013)

Vergeet de oerknal, het universum ontstond mogelijk uit zwart gat

[ afbeelding ]

Fysici hebben een nieuwe theorie bedacht omtrent de totstandkoming van het universum. Ze stellen dat het universum ontstond nadat een vierdimensionale ster ineenstortte en veranderde in een zwart gat dat materiaal uitspuugde.

Volgens de theorie van de oerknal ontstond het universum uit één punt. Dat punt was ten eerste heel heet en had ten tweede een oneindig grote dichtheid (ook wel singulariteit genoemd). In een nieuw paper komen onderzoekers met een andere theorie.

Probleem
Dat onderzoekers met een nieuwe theorie komen, is niet zo heel gek. De oerknaltheorie mag dan al een tijdje in omloop zijn: de theorie is niet helemaal sluitend. Er zijn namelijk enkele zaken die we in het heelal waarnemen en die niet in de oerknal-theorie passen. Zo is er bijvoorbeeld het horizonprobleem. Het universum heeft een vrijwel uniforme temperatuur. En dat is vreemd. Want de oerknal was een gewelddadige gebeurtenis, hoe kan deze nu overal een gelijke temperatuur hebben gecreëerd? Een ander probleem is dat we in het huidige heelal geen magnetische monopolen (deeltjes met één magnetische pool) kunnen vinden, terwijl deze als het universum uit de oerknal is ontstaan in grote getale voor zouden moeten komen.

[ afbeelding ]

Zwart gat
De fysici dachten na over theorie die onder meer deze problemen zou kunnen verhelpen. En ze vonden die in de vorm van een vierdimensionale ster. Als zo’n ster zou sterven en een zwart gat zou vormen, zou het materiaal dat dit zwarte gat uitspuugt een 3D-braan rondom de 3D-waarnemingshorizon vormen en uitdijen.

Problemen oplossen
Het onderzoek lost het horizonprobleem op: de ster die instort en een zwart gat vormt moet tijd genoeg hebben gehad om in zijn kern een uniforme temperatuur te bereiken. Ook het monopoolprobleem veegt de theorie van tafel. De situatie waarin deze monopolen zouden moeten ontstaan doet zich niet voor als een vierdimensionale ster instort.

Niet sluitend
Ook deze nieuwe theorie is overigens niet sluitend. Zo leverde de Planck-telescoop onlangs informatie af omtrent de temperatuurfluctuaties in de kosmische achtergrondstraling die in lijn is met de oerknaltheorie, maar ietsje afwijkt van wat men op basis van deze nieuwe theorie zou verwachten. De onderzoekers laten zich daar echter niet door uit het veld slaan. Ze willen de theorie nog nauwkeuriger maken en hopen dat deze kleine afwijking dan het veld ruimt.

Of de onderzoekers zojuist ontdekt hebben hoe het universum ontstaan is? Dat is moeilijk te zeggen. We waren er tenslotte meer dan dertien miljard jaar geleden niet bij. Het enige wat we momenteel kunnen doen, is simulaties uitvoeren en kijken welke simulatie het dichtst bij de huidige situatie in de buurt komt. Maar of die simulatie dan ook een correcte afspiegeling van de werkelijkheid is?

(scientias.nl)

Inflatie lost deze problemen die worden genoemd toch ook op?

22-05-2014

Standaardmodel voor superzware zwarte gaten is mogelijk te simpel


Gegevens van de WISE-satelliet wijzen erop dat sterrenstelsels met een verborgen superzwaar zwart gat meer gegroepeerd zijn dan stelsels met een onverduisterd zwart gat. (NASA/JPL-Caltech)

Een verkenning van meer dan 170.000 superzware zwarte gaten, met behulp van de infraroodsatelliet WISE, roept twijfels op over het standaardmodel dat astronomen voor deze objecten hanteren. Dat model stelt dat de grote onderlinge verschillen die deze zwarte gaten vertonen in feite maar schijn zijn.

Elk groot sterrenstelsel heeft een superzwaar zwart gat in zijn kern. Volgens het standaardmodel zijn deze objecten omgeven door een stofrijke, donutvormige structuur. Als we vanaf de aarde tegen de zijkant van deze ‘stofdonut’ aan kijken, is het zwarte gat niet te zien. Maar kijken we er van boven (of onderen) tegenaan, zoals bij de zogeheten blazars, dan is het zwarte gat duidelijk waarneembaar.

De WISE-resultaten lijken in strijd te zijn met deze theorie. Ze laten namelijk zien dat sterrenstelsels met een verborgen zwart gat meer gegroepeerd zijn dan stelsels met een onverduisterd zwart gat. Dat is vreemd omdat je zou verwachten dat de stofdonuts rond de zwarte gaten volkomen willekeurig georiënteerd zijn.

Het lijkt er dus op dat er nog iets anders is dat het zichtbaar of niet zichtbaar zijn van een superzwaar zwarte gat kan beīnvloeden. Maar wat dat ‘iets’ is, is nog onduidelijk.

(allesoversterrenkunde)

12-08-2014

NuSTAR ziet corona van zwart gat naar binnen gezogen worden


Illustratie van een roterend superzwaar zwart gat. (NASA/JPL-Caltech)

Met de Amerikaanse röntgentelescoop NuSTAR is een zeldzaam verschijnsel rond een superzwaar zwart gat waargenomen. Het gaat om het superzware zwarte gat (tien miljoen zonsmassa's) in de kern van het sterrenstelsel Mrk 335, op ruim 300 miljoen lichtjaar afstand. Een gebied in de directe omgeving van het snel roterende zwarte gat dat extreem energierijjke röntgenstraling uitzendt, de zogeheten corona van het zwarte gat, is door nog onbekende oorzaak in de loop van enkele dagen 'naar binnen' gezogen, met als gevolg dat de röntgenstraling zich door de extreme zwaartekrachtswerking van het zwarte gat in de accretieschijf heeft opgehoopt - de afgeplatte schijf van materie die uiteindelijk het zwarte gat in gezogen zal worden.

Wat zich in de omgeving van het superzware zwarte gat precies heeft afgespeeld is nog niet opgehelderd, maar doordat de accretieschijf nu 'verlicht' wordt door de röntgenstraling, zijn astronomen in staat het gebied nét buiten de 'horizon' van het zwarte gat te bestuderen. De opmerkelijke waarnemingen zijn gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (GS)

(allesoversterrenkunde)

Godsgruwelijk weet ik niet, het universum is nogal leeg Maar je hebt gelijk

28-.05-2015

Hubble ziet hoe een zwart gat materie uitspuugt (video)



Wetenschappers hebben Hubble-foto’s van het supermassieve zwarte gat in het sterrenstelsel NGC 3862 aan elkaar geplakt, waardoor een unieke video is ontstaan. In de video is te zien hoe het zwarte gat een bundel van materie uitstoot.

De meeste supermassieve zwarte gaten produceren één of meerdere jets. Zo ook het zwarte gat in NGC 3862, een sterrenstelsel dat 260 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is. Zwarte gaten zijn gulzige eters en trekken materie in de buurt naar zich toe. Toch lukt het niet om alles te verorberen. Net zoals een te gulzige baby melk uitspuugt, ejaculeren zwarte gaten plasma boven en onder de materieschijf. Dit zijn jets.

De Hubble-ruimtetelescoop maakte foto’s in de periode van 1994 tot 2014. Kosmisch gezien is dit een korte periode, maar omdat materie in de jet een snelheid van meer dan 98 procent van de snelheid van het licht heeft, zijn er toch veranderingen zichtbaar.

Net als bij een kettingbotsing botst materie in een jet op elkaar. Op de onderstaande videobeelden is goed te zien dat eerder uitgestoten plasmabellen van achteren worden aangereden door nieuwe materie. In dat geval wordt zo’n plasmabel erg helder. “De komende decennia zullen de botsende plasmabellen in helderheid toenemen”, schrijft onderzoeker Eileen Meyer van het Space Telescope Science Institute. “Dit is een unieke kans voor ons om te zien hoe de energie van de botsing wordt omgezet in straling.”


De laatste jaren zijn er veel jets buiten het Melkwegstelsel gevonden, maar dan voornamelijk met röntgen- en radiotelescopen. In optisch (‘gewoon’) licht zijn er slechts een paar stuks opgespoord. Waarom is de ene jet wel zichtbaar, terwijl andere plasmastromen aan het zicht onttrokken blijven? Astronomen hebben op dit moment geen flauw idee hoe dit komt.

.
Hier is goed te zien hoe twee plasmabellen (groen & blauw omcirkeld) samensmelten.

(scientias.nl)