17 februari 2019

Verste stellaire zwart gat ooit ontdekt

Impressie van NGC 300 X-1

Astronomen hebben met ESO’s Very Large Telescope (VLT) in Chili een stellair zwart gat ontdekt in een ander sterrenstelsel, dat zich op veel grotere afstand bevindt dan eerder ontdekte stellaire zwarte gaten. Met een massa van vijftien keer die van de zon is dit ook het op twee na zwaarste stellaire zwarte gat ooit gevonden1. Het is verstrengeld met een ster die binnenkort ook een zwart gat zal worden. De stellaire zwarte gaten in onze Melkweg, die tot tien keer zo zwaar zijn als de zon, zijn zeker geen lichtgewichten, maar buiten ons sterrenstelsel zijn het slechts tweederangs spelers, nu er een stellair zwart gat is gevonden van meer dan vijftien zonsmassa’s. Tweemaal eerder werd een dergelijk object gevonden (zie die ene voetnoot van mij). Het zojuist ontdekte zwarte gat bevindt zich in het spiraalstelsel NGC 300, op zes miljoen lichtjaar van de aarde. De merkwaardige partner van NGC 300 X-1, zoals het zwarte gat wordt genoemd, is een Wolf-Rayet ster, die een massa heeft van ongeveer twintig keer de zon. Wolf-Rayet sterren zijn aan het einde van hun leven en stoten het grootste deel van hun buitenste lagen uit voordat ze exploderen als een supernova, waarbij hun kern implodeert tot een zwart gat. Een röntgeninstrument aan boord van NASA’s Swift-satelliet heeft in 2007 zeer gedetailleerd de omgeving van de helderste röntgenbron in NGC 300 onderzocht, die eerder ontdekt was met ESA’s röntgentelescoop XMM-Newton. Dankzij nieuwe waarnemingen met het FORS2 instrument op ESO’s Very Large Telescope in Chili, hebben astronomen hun eerdere vermoeden bevestigd. De nieuwe gegevens laten zien dat het zwarte gat en de Wolf-Rayet ster in ongeveer 32 uur om elkaar heen dansen in een duivelse wals. De astronomen ontdekten ook dat het zwarte gat materie van de ster opslokt terwijl ze om elkaar heen draaien.

NGC 300 met NGC 300-X1

Hoewel er slechts een keer eerder een systeem van dit type is gevonden, zijn astronomen wel bekend met andere systemen die bestaan uit een zwart gat en een begeleidende ster. Gebaseerd op deze systemen zien zij een verband tussen de massa van een zwart gat en de chemische processen in sterrenstelsels. Men vermoedt dat een hogere concentratie van zware elementen de evolutie van zware sterren beïnvloedt, en bepalend is voor de mate waarin materie wordt afgedragen. Uiteindelijk blijft een kleiner zwart gat over wanneer het restant ineenstort. Bron: Nova.

Noten
  1. Het zwaarste stellaire zwarte gat is IC 10 X-1 met een massa tussen de 23 en 33 zonmassa’s, nummertje twee is M33 X-7, met 16 zonmassa’s op de keukenweegschaal. []

Reacties

  1. Kleiner zwart gat is natuurlijk relatief, de aantrekkingskracht verandert nauwelijks. want de totale massa blijft gelijk of wordt zelfs groter.

    Bovendien impliceert deze opmerking dat een zwart gat een eindige radius heeft. Moet hieronder worden verstaan dat de gebeurtenis horizon verandert?

    Wat wordt dan precies onder kleiner zwart gat verstaan?

    • Met een kleiner zwart gat wordt bedoeld eentje met minder massa. Door de massatoevoer van de zware Wolf-Rayetster zal de massa toenemen en zal de waarneem- of gebeurtenishorizon in omvang groter worden.

      • Dit lijkt onlogisch Adrianus. Als de massa van een zwart gat toeneemt, zal ook de gebeurtenishorizon in radius toenemen.

        Als er zwaardere elementen in een Wolf-rayet ster zijn wordt er waarschijnlijk minder massa afgestaan omdat lichtere atomen makkelijker aan de zwaartekracht ontsnappen. Dus die lichtere elementen gaan makkelijker richting zwart gat en zwaardere gaan moeilijker. Gevolg: het zwarte gat neemt minder snel in omvang toe, want er wordt minder afgedragen.

  2. Zie dat we het eens zijn 😉

    Alleen de laatste zin van Nova is verwarrend.
    Een hogere concentratie van zwaardere elementen in de Wolf-rayet ster heeft tot gevolg dat er minder snel massa wordt afgestaan,
    met natuurlijk als gevolg een kleiner zwart gat als begeleider.

    Dankje, Adrianus V!

  3. Zie uiteindelijk dat de formulering van die laatste zin cruciaal is.

    Na wat speurwerk zie ik dat zwaardere elementen in een WR ster inderdaad zorgen voor een kleiner restant zwart gat na de explosie van de WR ster. Dan hebben we het niet over een eventuele begeleider in de vorm van een zwart gat in een binary.

    Even een stukje Engels:

    "Astronomers believe that a higher concentration of heavy chemical elements influences how a massive star evolves, increasing how much matter it sheds, resulting in a smaller black hole when the remnant finally collapses.

    In less than a million years, it will be the Wolf-Rayet star's turn to go supernova and become a black hole. "If the system survives this second explosion, the two black holes will merge, emitting copious amounts of energy in the form of gravitational waves as they combine".

    Wat ik eerder noteerde is ook juist, alleen de SN van de WR ster heeft tot gevolg een kleiner restant zwart gat naast het al bestaande zwart gat. Dat heeft waarschijnlijk een andere oorzaak dan ik noemde (wordt overigens niet echt duidelijk uit het artikel).

    Men heeft het in het artikel van Nova dus over 2 verschillende zwarte gaten.

    • Hannes, bedankt voor het uitzoeken van dit specifieke onderwerp. Kennelijk is het nogal cruciaal welke chemische samenstelling de WR-ster heeft, welke massa precies overblijft na het massatransport van een deel van z'n buitenlagen richting NGC 300 X-1 op het moment dat 'ie kaboem doet en tenslotte of dat bestaande zwart gat niet als een biljartbal wordt weggestoten als de WR-ster explodeert. Vele (onzekere) parameters die de uiteindelijke afloop bepalen.

  4. Het eigenlijke probleem van deze binary is dat er een discrepantie bestaat tussen de gemeten huidige orbitale periode en de (wiskundig) verwachte uitstroming van gassen. De periode is namelijk veel te kort, dit impliceert dat de voorloper van het zwarte gat (de begeleider van de WR ster) zelfs groter moet zijn geweest dan de huidige gemeten radius tussen WR ster en zwart gat! Dat is natuurlijk vreemd, de Roche-limiet zoals astronomen dan zeggen wordt dan overschreden. Wij als leken zouden zeggen dat de sterren dan al gebotst zijn, en dat de WR ster dan ongelooflijk zuigt aan de rode reus, die dan veel massa verliest.

    Dit vormt al met al natuurlijk een uitdaging voor astronomen voor wat betreft bestaande scenario's aangaande de algemene ontwikkeling van "binary's" oftewel dubbelsystemen.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: