Bewijs voor duizenden zwarte gaten in het centrum van ons sterrenstelsel

Sagittarius A*
Het centrum van ons sterrenstelsel met de röntgen dubbelbronnen omcirkeld in rood, Sagittarius A* in blauw en de andere röntgenbronnen in geel. Credit: NASA/CXC/Columbia University/C. Hailey et al.

Sinds de jaren ’70 weten astronomen dat er zich in het centrum van ons sterrenstelsel een supermassief zwart gat bevindt. Het bevindt zich op een afstand van ongeveer 26.000 lichtjaar van de Aarde tussen de sterrenbeelden Sagittarius – Boogschutter en Scorpius- Schorpioen in. Het zwarte gat is bekend als Sagittarius A* (Sgr A*). Het heeft een doorsnede van ongeveer 44 miljoen kilometer en een massa van ongeveer 4 miljoen zonsmassa. Dit zwarte gat heeft een enorme aantrekkingskracht.

Sinds die tijd hebben astronomen ontdekt dat de meeste zware sterrenstelsels supermassieve zwarte gaten in hun centrum hebben dat ze zich daarmee onderscheiden van sterrenstelsel met een actieve galactische kern die dat niet hebben. Met dank aan recent onderzoek dat is uitgevoerd met behulp van de Chandra röntgentelescoop hebben astronomen bewijs gevonden voor het voorkomen van duizenden zwarte gaten in de buurt van het centrum van ons sterrenstelsel.

Het onderzoek is onlangs onder de titel “A density cusp of quiscent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy” gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

De onderzoekers zochten in de gegevens van de Chandra naar dubbele röntgenbronnen die zwarte gaten bevatten die zich in de buurt van Sgr A* bevinden. Zwarte gaten zijn in zichtbaar licht niet te zien maar zwarte gaten (of neutronensterren) die in een nauwe baan om een ster draaien zullen materiaal van hun begeleider trekken en dat zal als een accretieschijf rond het zwarte gat gaan draaien en tot miljoenen graden worden opgewarmd. Hierbij komt röntgenstraling vrij en die kunnen we wel detecteren.

Het onderzoeksteam zocht naar röntgenbronnen tot op ongeveer 12 lichtjaar afstand van Sgr A*. Daarna selecteerden ze röntgenbronnen die een spectrum hadden dat overeenkomt met dat van bekende dubbele röntgenbronnen; dergelijke bronnen stoten relatief grote hoeveelheden laag-energetische röntgenstraling uit.

Op deze manier werden er veertien dubbele röntgenbronnen gevonden binnen drie lichtjaar afstand van Sgr A* en al deze bronnen bevatten een stellair zwart gat (dit zijn zwarte gaten met een massa tussen 5 en 30 zonsmassa). Twee van deze bronnen waren al bij eerdere studies gevonden en werden daarom uit de dataset verwijderd. Deze bronnen zijn rood omcirkeld in de foto.

Andere bronnen die relatief grote hoeveelheden hoogenergetische röntgenstraling uitzenden (geel gemarkeerd) zijn vermoedelijk dubbelsterren die een witte dwerg bevatten. Gebaseerd op de veranderlijkheid en het feit dat de hoeveelheid röntgenstraling over een periode van enkele jaren anders was dan men verwacht van dubbele systemen die neutronensterren bevatten concludeerde het onderzoeksteam dat de overgrote meerderheid van de twaalf dubbele röntgenbronnen vermoedelijk zwarte gaten bevatten.

Volgens de onderzoekers impliceert dit, er rekening mee houdende dat, alleen de helderste röntgen dubbelbronnen zichtbaar zijn, er veel meer van dergelijke bronnen moeten zijn. Ze schatten dat er minstens 300 en misschien wel duizend stellaire zwarte gaten aanwezig zijn in de directe omgeving van Sgr A*.

Deze bevindingen bevestigen wat theoretische studies over de dynamica van sterren in sterrenstelsels in het verleden al lieten zien. Volgens deze studies verzamelen in een tijdsbestek van enkele miljoenen jaren een grote groep stellaire zwarte gaten zich rond het centrale supermassieve zwarte gat. De recente waarnemingen zijn het eerste directe bewijs dat deze theorie ook daadwerkelijk klopt.

De onderzoekers zeggen dat er ook andere verklaringen mogelijk zijn voor de röntgenstraling die ze hebben gemeten. Het is mogelijk dat de twaalf waargenomen röntgenbronnen milliseconde pulsars zijn. Dit zijn zeer snel draaiende neutronensterren met zeer sterke magneetvelden. Echter, uitgaande van hun waarnemingen denken ze meer een de verklaring aan de hand van zwarte gaten.

Er is al een vervolgonderzoek uitgevoerd dat onder de titel “An Overabundance of Black Hole X-Ray Binaries in the Galactic Center from Tidal Captures”. In dit onderzoek zeggen de onderzoekers dat er misschien wel 10.000 tot 40.000 zwarte gaten in het centrum van ons sterrenstelsel voorkomen. De dubbele objecten zijn het resultaat van begeleiders die zijn gevangen door zwarte gaten.

Deze studies hebben gevolgen voor gravitatiegolven want als je weet hoeveel zwarte gaten er zich in het centrum van sterrenstelsels bevinden dan kan je voorspellen hoeveel gebeurtenissen van zwaartekrachtsgolven er kunnen optreden.

Deze informatie kan weer gebruikt worden om modellen te ontwikkelen die zeggen waar en wanneer gravitatiegolven plaatsvinden en welke rol ze mogelijk spelen in de evolutie van een sterrenstelsel. Met telescopen in de ruimte zoals de toekomstige James Webb Space Telescope (JWST) van de NASA en de Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA) van de ESA zullen astronomen in staat zijn hoeveel zwarte gaten er precies in de nabijheid van het centrum van ons sterrenstelsel zijn.

Meer lezen: NASA

 

Eerste publicatie: 14 mei 2018
Bron: diverse persberichten




%d bloggers liken dit: