14 april 2024

Superzwaar zwart gat ontdekt dat langzamer roteert dan z’n lichtere soortgenoten

Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Cambridge/J. Sisk-Reynés et al.; Radio: NSF/NRAO/VLA; Optical: PanSTARRS

Sterrenkundigen hebben met behulp van NASA’s Chandra röntgenruimtetelescoop een superzwaar zwart gat ontdekt dat langzamer blijkt te roteren dan zijn lichtere soortgenoten. Julia Sisk-Reynes (University of Cambridge) en haar team keken met die telescoop naar het zwart gat, dat gelegen is in de quasar H1821+643, gelegen in een cluster van sterrenstelsels op 3,4 miljard lichtjaar afstand. Het zwarte gat in het centrum van de quasar H1821+643 heeft een massa ergens tussen 3 en 30 miljard (!) zonsmassa. Ter vergelijking; Sgr A*, het zwarte gat in het centrum van het Melkwegstelsel telt een bescheiden 4,3 miljoen zonsmassa. Door de röntgenstraling afkomstig van het gebied vlakbij de waarnemingshorizon van het zwarte gat te bestuderen kan men te weten komen hoe snel deze roteert. Dat kan dankzij de Lense–Thirring precessie, waarbij de extreme zwaartekracht vlakbij het zwarte gat er voor zorgt dat ook de ruimte zelf gaat ronddraaien en dat zorgt er weer voor dat het rondzwiepende gas tot dichter bij het zwarte gat kan komen dan bij een niet roterend zwart gat (zie de illustratie hieronder). De spin van een zwart gat wordt dimensieloos weergegeven (als a*) 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.

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

De waarnemingen met Chandra geven a*=0,62, dat is pakweg half zo snel als de rotatie van lichtere zwarte gaten, in het bereik tussen een miljoen en tien miljoen zonsmassa. Daarmee is dit zwarte gat het zwaarste waarvan de spin is bepaald. Men denkt dat de reden van de trage spin van het zwart gat in H1821+643 gelegen is in de manier waarop zwarte gaten groeien, namelijk door de botsing en samensmelting van kleinere zwarte gaten en/of door het aantrekken van materie van verschillende afstanden en richtingen, waardoor de omringende accretieschijf wordt verstoord. Die botsingen en sterke massatoevoer kunnen de spin beïnvloeden en dat zorgt er voor dat de spin bij hele zware zwarte gaten meer kan variëren dan de spin bij kleinere zwarte gaten. Bij die kleinere soortgenoten lijkt de massatoevoer meer stabieler te zijn en dat kan voor het omgekeerde zorgen: dat de spin toeneemt. Vandaar dat juist kleinere zwarte gaten een spin hebben die tegen het maximum (a*=1) aanloopt. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de spin van het zwarte gat in H1821+643, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Chandra.

Share

Comments

  1. Interessant, de spin in de periferie van een BH wordt dus door de maximale lichtsnelheid belemmerd, terwijl naar het centrum toe dit geen probleem is. M.a.w. zijn er meerdere lagen op verschillende rotatie snelheden? Of wijkt de lichtsnelheid af omdat de dichtheid van het “interne medium” van een BH geen vacuum is waarop die snelheid is gebaseerd?

Speak Your Mind

*