hebben superzware zwarte gaten vrienden? De aard van de vorming van sterrenstelsels suggereert dat het antwoord ja is, en in feite zouden paren van superzware zwarte gaten normaal moeten zijn in het universum. ik ben een astrofysicus en ben geïnteresseerd in een breed scala van theoretische problemen in de astrofysica, van de vorming van de allereerste sterrenstelsels tot de gravitationele interacties van zwarte gaten, sterren en zelfs planeten., Zwarte gaten zijn intrigerende systemen, en superzware zwarte gaten en de dichte stellaire omgevingen die hen omringen vertegenwoordigen een van de meest extreme plaatsen in ons universum.Het superzware zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel, Sgr a* genaamd, heeft een massa van ongeveer 4 miljoen keer die van onze Zon. Een zwart gat is een plaats in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat deeltjes of licht er niet uit kunnen ontsnappen. Rond Sgr A* is een dichte sterrenhoop., Nauwkeurige metingen van de banen van deze sterren stelden astronomen in staat het bestaan van dit superzware zwarte gat te bevestigen en de massa ervan te meten. Al meer dan 20 jaar volgen wetenschappers de banen van deze sterren rond het superzware zwarte gat. Op basis van wat we hebben gezien, laten mijn collega ‘ s en ik zien dat als er een vriend is, het misschien een tweede zwart gat in de buurt is dat minstens 100.000 keer de massa van de zon is.
superzware zwarte gaten en hun vrienden
bijna elk melkwegstelsel, inclusief onze Melkweg, heeft een superzwaar zwart gat in het hart, met massa ‘ s van miljoenen tot miljarden maal de massa van de zon. Astronomen onderzoeken nog steeds waarom het hart van sterrenstelsels vaak een superzwaar zwart gat herbergt. Een populair idee verbindt met de mogelijkheid dat superzware gaten vrienden hebben.,
om dit idee te begrijpen, moeten we teruggaan naar de tijd dat het heelal ongeveer 100 miljoen jaar oud was, naar het tijdperk van de allereerste sterrenstelsels. Ze waren veel kleiner dan de huidige sterrenstelsels, ongeveer 10.000 of meer keer minder massief dan de Melkweg. Binnen deze vroege sterrenstelsels creëerden de allereerste sterren die stierven zwarte gaten, van ongeveer tienduizenden de massa van de zon. Deze zwarte gaten zonken naar het zwaartepunt, het hart van hun sterrenstelsel., Aangezien sterrenstelsels evolueren door samen te smelten en met elkaar te botsen, zullen botsingen tussen sterrenstelsels resulteren in superzware zwart gat paren – het belangrijkste deel van dit verhaal. De zwarte gaten botsen dan en groeien ook in grootte. Een zwart gat dat meer is dan een miljoen keer de massa van onze zoon wordt beschouwd als superzwaar.
als er inderdaad een vriend rond het superzware zwarte gat draait in een nauwe baan, is het centrum van het sterrenstelsel opgesloten in een complexe dans. De zwaartekracht van de partners zal ook zijn eigen aantrekkingskracht uitoefenen op de nabije sterren die hun baan verstoren., De twee superzware zwarte gaten draaien om elkaar en tegelijkertijd oefenen ze hun eigen aantrekkingskracht uit op de sterren eromheen.
De zwaartekrachtkrachten van de zwarte gaten trekken aan deze sterren en doen hen hun baan veranderen; met andere woorden, na één omwenteling rond het superzware zwarte gat paar, zal een ster niet precies terug gaan naar het punt waarop hij begon. met behulp van ons begrip van de gravitationele interactie tussen het mogelijke superzware zwarte gat paar en de omringende sterren, kunnen astronomen voorspellen wat er met sterren zal gebeuren., Astrofysici zoals mijn collega ‘ s en ik kunnen onze voorspellingen vergelijken met observaties, en dan de mogelijke banen van sterren bepalen en erachter komen of het superzware zwarte gat een metgezel heeft die gravitationele invloed uitoefent.
met behulp van een goed bestudeerde ster, S0-2, die om de 16 jaar rond het superzware zwarte gat draait dat in het centrum van het melkwegstelsel ligt, kunnen we het idee al uitsluiten dat er een tweede superzware zwarte gat is met een massa van meer dan 100.000 keer de massa van de zon en verder dan ongeveer 200 keer de afstand tussen de zon en de aarde., Als er zo ’n metgezel was, dan zouden ik en mijn collega’ s de effecten ervan op de baan van SO-2 hebben ontdekt.
maar dat betekent niet dat een kleiner metgezel zwart gat zich daar niet kan verbergen. Zo ‘ n object mag de baan van SO-2 niet veranderen op een manier die we gemakkelijk kunnen meten.
de fysica van superzware zwarte gaten
superzware zwarte gaten hebben de laatste tijd veel aandacht gekregen. Met name het recente beeld van zo ‘ n reus in het midden van de Melkweg M87 opende een nieuw venster om de fysica achter zwarte gaten te begrijpen.,
de nabijheid van het galactische centrum van de Melkweg – op slechts 24.000 lichtjaar afstand-biedt een uniek laboratorium voor het aanpakken van problemen in de fundamentele fysica van superzware zwarte gaten. Astrofysici zoals ik willen bijvoorbeeld hun impact op de centrale gebieden van sterrenstelsels en hun rol in de vorming en evolutie van sterrenstelsels begrijpen., De detectie van een paar superzware zwarte gaten in het galactische centrum zou erop wijzen dat de Melkweg op een bepaald moment in het verleden is samengevoegd met een ander, mogelijk klein, sterrenstelsel.
dat is niet alles wat het observeren van de omringende sterren ons kan vertellen. Metingen van de ster S0-2 stelden wetenschappers in staat om een unieke test uit te voeren van Einsteins algemene relativiteitstheorie. In mei 2018 zoomde S0-2 Langs Het superzware zwarte gat op een afstand van slechts ongeveer 130 keer de afstand van de aarde tot de zon., Volgens Einsteins theorie zou de golflengte van het licht dat door de ster wordt uitgestraald zich moeten uitstrekken als het uit de diepe zwaartekrachtbron van het superzware zwarte gat klimt.
De rekgolflengte die Einstein voorspelde – waardoor de ster roder lijkt-werd gedetecteerd en bewijst dat de theorie van de algemene relativiteitstheorie nauwkeurig de fysica in deze extreme gravitatiezone beschrijft., Ik wacht met spanning op de tweede dichtste benadering van S0-2, die over ongeveer 16 jaar zal plaatsvinden, omdat astrofysici zoals ik in staat zullen zijn om meer van Einsteins voorspellingen over de algemene relativiteit te testen, inclusief de verandering van de oriëntatie van de langgerekte baan van de sterren. Maar als het superzware zwarte gat een partner heeft, kan dit het verwachte resultaat veranderen.
tenslotte, als er twee massieve zwarte gaten om elkaar heen draaien in het galactische centrum, zoals mijn team suggereert, zullen ze gravitatiegolven uitzenden. Sinds 2015 detecteren de LIGO-Virgo observatoria gravitatiegolfstraling van het samenvoegen van Stellaire massa zwarte gaten en neutronensterren. Deze baanbrekende detecties hebben een nieuwe manier geopend voor wetenschappers om het universum te voelen.,
alle golven uitgezonden door ons hypothetische zwarte gat paar zullen op lage frequenties zijn, te laag voor de LIGO-Virgo detectoren om te voelen. Maar een geplande ruimtedetector, bekend als LISA, kan deze golven misschien detecteren … wat astrofysici zal helpen erachter te komen of ons zwarte gat in het galactische centrum alleen is of een partner heeft.
Leave a Reply