23 mei 2017

Massa van superzware zwarte gaten in vroege heelal stelt sterrenkundigen voor een raadsel

Credit afbeelding: A. C. Eilers & J. Neidel, MPIA

Zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels kunnen zeer zwaar worden – als voorbeeld ruim vier miljoen zonsmassa zoals het exemplaar Sgr A* in ons eigen Melkwegstelsel en meer dan 3 miljard (!) zonsmassa voor het exemplaar in het centrum van M87 – en dat doen ze door te groeien door aanvoer van materie vanuit de omgeving. Dat kost wel tijd, zou je zo denken. Maar nu hebben de sterrenkundigen verbonden aan het Max-Planck-Institut für Astronomie met behulp van de 8,4 meter telescopen van het W.M. Keck observatorium op Hawaï een drietal ver verwijderde quasars ontdekt, sterrenstelsels met een actief superzwaar zwart gat in hun centrum. Het licht van die quasars heeft er wel 13 miljard jaar over gedaan om de aarde te bereiken en dat betekent dat ze minder dan een miljard jaar na de oerknal, waarmee het heelal 13,8 miljard jaar geleden begon, voorkwamen. Geconstateerd is door de onderzoekers dat de zwarte gaten in die quasars ook zeer zwaar zijn, met massa’s in de orde van miljarden zonsmassa’s. En dat stelt de sterrenkundigen voor een raadsel. Dergelijke zwarte gaten zouden volgens de gangbare modellen minstens honderd miljoen jaar nodig moeten hebben gehad om door toevoer van omringend gas te groeien. Maar de waarnemingen geven aan dat ze dat in minder dan 100.000 jaar geflikt hebben.

Impressie van een superzwaar zwart gat. Credit: J. Neidel / MPIA

Hoe de sterrenkundigen dat hebben weten te achterhalen is knap. Als zwarte gaten materie aangevoerd krijgen – in het vroege heelal was dat veelvuldig aanwezig in de vorm van enorme hoeveelheden waterstofgas – dan verzamelt dat gas zich in een snel roterende accretieschijf rondom het zwarte gat en een deel van het gas wordt dan in bipolaire richting in hete straalstromen weer weg gestraald, de rest verdwijnt in het zwarte gat (zie afbeelding hierboven). De accretieschijf zend ook veel straling uit en daardoor wordt het gebied rondom het zwarte gat geïoniseerd en min of meer leeggeblazen. Die zone waar dat gebeurt wordt de ‘proximity zone’ genoemd en die wordt door de sterrenkundigen gebruikt als een maat voor de leeftijd van de actieve periode van het zwarte gat: Hoe groter die zone des te langer heeft de quasarfase van het betreffende zwarte gat – de tijd dat ‘ie actief was – geduurd. Van de drie quasars heeft men de proximity zone kunnen meten en daaruit blijkt die korte levensduur van minder dan 100.000 jaar (zie afbeelding helemaal bovenaan). Nu is het aan de sterrenkundigen om de modellen weer op de tekentafels te leggen en te kijken hoe het ontstaan van dergelijke zware zwarte gaten in zo’n korte tijd verklaard kan worden. Hier het vakartikel over de zaak, op 2 mei j.l. verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Max Planck Instituut.

Reacties

  1. ObelixObelix zegt:

    Kunnen zwarte gaten niet al groeien zonder eveneens (continu) een quasar te zijn?
    Kan de oplossing van dit probleem niet zijn dat genoemde 3 Superzware Zwarte Gaten al veel langer massa van her en der hebben opgesoupeerd, vnl. in de vorm van complete sterren en ‘lichtere’ zwarte gaten en pas recent ook grote hoeveelheden gassen opslurpen.

    Als ik Wikipedia goed begrijp is het verschil tussen een quasar en een Zwart Gat de Jet(straalstroom) waarlangs licht(energie) tweezijdig wordt uitgestraald. Maar die jets ontstaan (zo begrijp ik het) als er ‘fijnstof’ en gassen naar binnen vallen.

    Ik kan me ook best een situatie voorstellen dat een Zwart Gat reeds zijn 1e melkweg heeft opgegeten een tijd ‘passief’ wordt, en later door zijn eigen beweging of zwaartekrachtsveld in een ander melkwegstelsel terecht komt en lekker bezig gaat met waar die goed in is : groeien.
    De proximity zone geeft dan keurig aan hoelang de Superzware Quasar in het 2e stelsel actief is.

    [ Of kan dat allemaal niet ? 😕 ]

    Groet, Paul

Geef een reactie