Tweet

'Schakelende' zwarte gaten geven energie terug aan heelal /reageer

Zwarte gaten laten materie verdwijnen en stoten gelijktijdig energie uit. Sterrenkundigen ontdekten dat zwarte gaten daar twee ‘versnellingen’ voor hebben.

Zwarte gaten zijn extreem krachtige en efficiënte machines die niet alleen materie opslokken, maar in ruil daarvoor ook veel energie aan het heelal teruggeven. Wanneer zwarte gaten materie aantrekken, stoten ze energierijke röntgenstraling uit en produceren ze sterke jets. Maar niet alle zwarte gaten doen dit op dezelfde manier.

Dit heeft sterrenkundigen lang voor raadsels gesteld. Door twee actieve zwarte gaten nauwkeurig te bestuderen hebben SRON-sterrenkundigen nu sterke aanwijzingen verzameld dat elk zwart gat als het ware kan schakelen tussen twee verschillende ‘versnellingen’.

‘Hanny’s Voorwerp’

Het belang van dit onderzoek is groot want de jets van zwart gaten - relativistisch naar buiten gerichte, vuurtorenachtige straalstromen - kunnen een grote impact hebben op de evolutie van hun omgeving. Jets van superzware zwarte gaten kunnen bijvoorbeeld grote ‘bellen’ blazen in clusters van sterrenstelsels en zo het gas in het centrum ervan verwarmen. Jets zijn ook verantwoordelijk voor het ontstaan van ‘Hanny’s Voorwerp’, een tot voor kort mysterieuze groene reflectienevel waarin sterren werden gevormd nadat de nevel was getroffen door de jet van een zwart gat in een naburig sterrenstelsel.

Toch is het nog niet duidelijk hoe zwarte gaten energie produceren en verdelen over de uitstoot van röntgenstraling en deze jets (die we kunnen waarnemen in radiogolflengten). In 2003 bleek uit astronomische observaties al wel dat er een verband bestaat tussen de uitstoot van röntgenstraling en de jet van een zwart gat. Dit verband moet worden verklaard als we willen begrijpen hoe de ‘motor’ van een zwart gat werkt.

Buitenbeentjes

In de eerste jaren na de ontdekking van dit verband, leek het er op dat alle ‘gulzige’ zwarte gaten op dezelfde manier werken. Maar al snel bleken er buitenbeentjes te zijn. Ook bij deze buitenbeentjes bleek er een verband te bestaan tussen de energie die vrijkomt in de uitstoot van röntgenstraling en de energie die in de jet gaat zitten. Maar het proportionele verband verschilt van dat bij de ’standaard’ zwarte gaten. Naarmate het aantal buitenbeentjes groeide, begon het erop te lijken dat zwarte gaten twee verschillende soorten krachtbronnen kunnen hebben, die qua werking iets van elkaar verschillen. Alsof de ene een motor heeft die op een ander soort brandstof loopt dan de ander.

Sterrenkundigen hebben jarenlang geprobeerd deze verschillen te verklaren door de eigenschappen van de twee groepen zwarte gaten te bestuderen. Zonder resultaat. Maar recent kon een stap voorwaarts worden gezet. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Michael Coriat (nu Universiteit van Southampton) vond een zwart gat dat leek te schakelen tussen de twee soorten krachtbronnen, afhankelijk van zijn helderheid. Dit leek erop te duiden dat zwarte gaten niet twee verschillende krachtbronnen hebben, maar veel meer dat elk zwart gat kan schakelen tussen twee verschillende versnellingen.

Schakelen

Peter Jonker en promovenda Eva Ratti, onderzoekers van SRON Netherlands Institute for Space Research, hebben nu een belangrijk volgend stukje van deze puzzel weten te leggen. Door gebruik te maken van waarnemingen van de röntgen-ruimtetelescoop Chandra en de EVLA-radiotelescoop in New Mexico konden ze twee zwarte gaten tot aan het einde van een ‘vreetbui’ nauwkeurig observeren. Jonker en Ratti ontdekten dat ook deze twee zwarte gaten beschikken over het vermogen om te schakelen. Jonker: “Het is dus zeker niet een exclusieve eigenschap van één specifiek zwart gat. Dit is stevig bewijs voor de theorie dat alle zwarte gaten naar een andere versnelling kunnen schakelen. Bovendien ontdekten we dat het overschakelen bij de drie zwarte gaten bij dezelfde helderheid gebeurt.”

Deze ontdekkingen, die binnenkort worden gepubliceerd in twee artikelen in The Monthly Notices van de Royal Astronomical Society, hebben belangrijke nieuwe informatie opgeleverd. Met name voor theoretische modellen die proberen het functioneren van de motor van een zwart gat en zijn invloed op de omgeving te verklaren.

Ook interessant:

‘Kijken naar het begin van het begin’
De kans op buitenaards leven gaat richting honderd procent
Moleculenjager HIFI zoekt naar oorsprong ‘beestachtig’ zware sterren