25 oktober 2020

Superzwaar zwart gat Sagittarius A* lijkt een trage spin te hebben

Voorstelling van de banen van de S-sterren die om Sagittarius A* draaien. Credit: Barker, Patterson, & Spivey; U. Ill. NCSA Advanced Visualization Laboratory

‘Zwarte gaten hebben geen haar’. Die wijsheid is ooit als eerste gebezigd door John Wheeler en hij bedoelde er mee dat zwarte gaten slechts drie eigenschappen hebben, massa, lading en spin. En van die drie valt lading af, omdat de deeltjes die door het zwarte gat ingevangen worden elektrisch neutraal zijn (een mix van positief en negatief geladen deeltjes). Wat feitelijk dus overblijft zijn massa en spin, dat laatste is een maat voor z’n rotatie. Van Sagittarius A* (Sgr A), het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg, is de massa al jaren bekend. Die bedraagt ongeveer 4,3 miljoen zonsmassa, bepaalt door te meten hoe snel de sterren in de buurt van Sgr A bewegen. Maar z’n spin is niet bekend. En dat valt ook niet mee om die te meten, want het zwarte gat Sgr A* is ehrr…. zwart. Je ziet dus niets roteren, zoals je wel bij bijvoorbeeld planeten ziet. En kijken naar hoe snel de rotatie van de omringende accretieschijf verloopt helpt je ook niet, want zwarte gaten kunnen met de accretieschijf mee roteren, maar ze kunnen ook de andere kant op draaien (of helemaal niet draaien), zoals je ziet in de onderstaande afbeelding, waarop geschetst is hoe de verhouding tussen de twee richtingen van rotatie tot uiting komt in het röntgenspectrum.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Toch kan de spin van een zwart gat gemeten worden en wel door te kijken naar z’n zogeheten ‘frame dragging’, dat wil zeggen dat een roterende massa ook de omringende ruimte meezwiept, een fenomeen dat volgt uit Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie. En dat hebben twee sterrenkundigen van Harvard, Giacomo Fragione en Avi Loeb, gedaan: kijk naar de zwerm sterren die vlakbij Sgr A* staan en die daar met grote snelheid omheen draaien, de zogeheten S-sterren. Er zijn ongeveer 40 van die S-sterren bekend, waarvan S2 of SO-2 de bekendste is. Frame dragging zou een merkbaar effect moeten hebben op de banen van de S-sterren.

Impressie van frame dragging rondom een zwart gat. Credit: J. Bergeron/Sky & Telescope

Fragione en Loeb konden géén effect vinden in de banen van de S-sterren. op basis daarvan konden ze bepalen dat de maximale spin van Sgr A* 0,1 is. De spin van een zwart gat wordt dimensieloos weergegeven door een getal tussen 0 en 1, 0 is geen rotatie, 1 is de maximale rotatie, die schijnt volgens theoretische berekeningen in de buurt van de lichtsnelheid te liggen. Een spin van 0,1 betekent dus dat Sgr A* 10% van de maximale spin van een zwart gat heeft. Ter vergelijking: de spin van M87*, het superzware zwarte gat in het elliptische sterrenstelsel M87, dat met de EHT gefotografeerd is, bedraagt 0,4. Hier het vakartikel over de spin van Sgr A*, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Phys.org + Universe Today.

Comments

  1. Volgens mij was Sjoukje Dijkstra de eerste die Einsteins frame dragging effect bewees, die had ook een trage spin.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: