21 mei 2024

Twinkle twinkle little black hole…. eh waarom flikkeren zwarte gaten eigenlijk?

Twinkle twinkle little star. Credit: James Wheeler/Pixabay.

Dat sterren kunnen flikkeren aan de hemel weten we, het wordt ook wel fonkelen of knipperen van sterren genoemd – wie kent niet het bekende kinderliedje ’twinkle twinkle little star’? Maar minder bekend is dat ook zwarte gaten kunnen flikkeren. De zwarte gaten zelf niet, want daar komt geen licht uit, zoals de naam al doet vermoeden, maar het gas in de ruimte eromheen kan wel flikkeren. De zogeheten accretieschijf vol met gloeiendheet gas, die met bijna de lichtsnelheid roteert om de waarnemingshorizon van het zwarte gat, kan flink in helderheid variëren en de grote vraag is hoe dat kan. Om die vraag te beantwoorden hebben sterrenkundigen gebruik gemaakt van NASA’s ATLAS telescoop op Hawaï, een telescoop die eigenlijk bedoeld is om planetoïden in de gaten te houden die dreigen in de buurt van de aarde te komen, iets héél anders dat zwarte gaten. Als de ATLAS telescoop gedurende de nacht de hemel aftuurt om potentiële aardscheerders te betrappen kijkt ‘ie ondertussen ook naar duizenden quasars, dat zijn ver verwijderde sterrenstelsels waarvan het licht van de sterren compleet wordt overstraald door een zeer actief zwart gat in hun kern. Op die manier was men in staat om meer dan 5.000 zwarte gaten in de gaten te houden en te kijken hoe hun lichtkracht dagelijks varieert. De theorie van de veranderingen in de lichtkracht van accretieschijven rondom zwarte gaten is al in 1998 gelegd en wel door Steven Balbus en John Hawley, de theorie van de “magneto-rotationele instabiliteiten“, welke zegt dat magnetische velden, wrijving en intense zwaartekracht turbulenties kunnen veroorzaken in de gasschijven.

Impressie van een superzwaar zwart gat met een accretieschijf in het centrum van een quasar. Credit: Carnegie Institution for Science

Klopt die theorie dan zouden de schijven in regelmatige patronen moeten stralen. Grotere schijven draaien langzamer in een baan met een langzame fonkeling, terwijl strakkere en snellere banen in kleinere schijven sneller fonkelen, een simpele relatie dus. Maar blijkt dat ook uit de waarnemingen? Ji-Jia Tang (Australian National University) en zijn collega’s hebben die ATLAS telescoop daarvoor gebruikt en het blijkt dat het klopt wat de theorie zegt. In de lichtkracht van de quasars kon men vele variaties onderscheiden, maar toen men die ging sorteren op grootte, helderheid en kleur kwamen er patronen tevoorschijn. De verschillen bleken telkens terug te voeren op de rotatiesnelheid van de schijven om de zwarte gaten heen en als die draaisnelheid naar een standaardmaat werd teruggebracht werd de flikkering voor alle zwarte gaten hetzelfde. De draaikolken om zwarte gaten gedragen zich dus allemaal conform de theorie van de magneto-rotationele instabiliteiten. Soms zijn er wel kleine afwijkingen, maar daarvan denkt men dat die veroorzaakt worden door de hoek waartegen we naar de quasar kijken, iets waar ik eerder al een handige infografiek over liet zien.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Ji-Jia Tang et al, Universality in the random walk structure function of luminous quasi-stellar objectsNature Astronomy (2023).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*