Site pictogram Astroblogs

Het ‘biljarten met zwarte gaten’ kan vreemde banen van botsende zwarte gaten verklaren

Credit: J. Samsing/Niels Bohr Institute

Sterrenkundigen zijn met een plausibele verklaring gekomen waarom de twee zwarte gaten die tegen elkaar botsten en toen samensmolten en daarmee de zwaartekrachtgolven van GW190521 produceerden een vreemde, niet cirkelvormige baan om elkaar beschreven. Over GW190521 heb ik regelmatig blogs geschreven, hier een rijtje van vijf blogs (zes met deze erbij). Eigenlijk waren er twee dingen vreemd aan deze botsing: ten eerste dat er van de botsing niet alleen zwaartekrachtgolven zijn gedetecteerd, hetgeen door de LIGO en Virgo detectoren in de VS en Italië is gedaan, maar dat er ook licht is gezien van de botsing. Van botsende neutronensterren verwacht je zwaartekrsachtgolven én vomen van elektromagnetische straling, maar van botsende zwarte gaten verwacht je dat niet, dat zijn hele ‘schone’ botsingen, waarbij de zwarte gaten al ver voor de daadwerkelijke botsing alle materie in de buurt hebben opgeslurpt. Bij GW190521 zagen ze dus wel straling en da’s vreemd. En het tweede is zoals gezegd dat die banen van de twee zwarte gaten om hun gemeenschappelijk zwaartepunt niet-cirkelvormig waren – excentrisch wordt dat wel genoemd – terwijl de modellen zeggen dat als de zwarte gaten steeds dichter bij elkaar komen hun banen steeds meer cirkelvormig moeten zijn. Waarom was GW190521 zo afwijkend? Johan Samsing (Universiteit van Kopenhagen) en z’n collega hebben nu een verklaring gevonden voor het afwijkende ‘gedrag’. Eerder was al duidelijk dat de twee zwarte gaten zich bevonden in de accretieschijf van een superzwaar zwart gat in de kern van de quasar J1249+3449 (zie de illustraties bovenaan en hieronder).

Impressie van de twee zwarte gaten die op het punt staan te botsen en samen te smelten. Verder het superzware zwarte gat, in wiens accretieschijf ze zich bevinden. Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Het blijkt nu dat er in het kokend hete gas van de grote accretieschijf van zo’n superzwaar zwart gat vele kleinere zwarte gaten rondzwerven, die als kosmische biljartballen tegen elkaar kunnen botsen. Dat kunnen dan botsingen van twee zwarte gaten opleveren, maar er kunnen ook drietallen zijn die op die manier botsen en die daarmee voor nog zwaardere zwarte gaten kunnen zorgen – eigenlijk was dát de derde eigenaardigheid van GW190521, dat het zwarte gat dat het resultaat was van de botsing zo zwaar was. Maar waar komt dan die vreemde excentrische baan vandaan van de twee zwarte gaten die GW190521 produceerden. Men denkt nu dat het komt door de omstandigheden in die accretieschijf. Ver weg van andere materie hebben twee zwarte gaten die om elkaar draaien te maken met drie dimensies van de ruimte en dán zullen de zwarte gaten cirkelvormige banen ontwikkelen als ze dichter bij elkaar komen. Maar die accretieschijf is een platte, meer tweedimensionale schijf en in de extreme omstadigheden daarvan is de kans dat de zwarte gaten excentrische banen ontwikkelen honderd keer hoger dan in de lege driedimensionale ruimte. De helft van alle botsingen van zwarte gaten in de accretieschijven van superzware zwarte gaten kan op deze wijze excentrische banen krijgen. Hier is het vakartikel over de waarnemingen aan GW190521, verschenen in Nature. Bron: Universiteit van Kopenhagen.

Mobiele versie afsluiten