21 juni 2024

Einstein had gelijk over hoe materie precies in een zwart gat valt

Credit: NASA

Dát zwarte gaten door hun zwaartekracht veelvraten van materie zijn is bekend. Ook is bekend dat materie dat naar een zwart gat stroomt niet direct in het zwarte gat valt, maar eerst terechtkomt in een superhete snel roterende platte accretieschijf net buiten de waarnemingshorizon van het zwarte gat. De binnenzijde van die accretieschijf wordt de ‘innermost stable circular orbit‘ (ISCO) genoemd, de kleinste straal tot het zwarte gat waar deeltjes nog een stabiele baan rondom het zwarte gat kunnen hebben (zie de illustratie in de tweet hieronder). Zodra een deeltje voorbij ISCO komt dan is het gedaan, dan valt ‘ie onherroepelijk in het zwarte gat en is ontsnappen niet meer mogelijk.

Maar hoe valt zo’n deeltje dan vanaf ISCO in het zwarte gat, is dat dan dat het geleidelijk naar toe beweegt of is het in één keer plons en verdwijnt het direct in het zwarte gat? Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie voorspelt dat laatste, dat materie er direct invalt. Maar ja, hoe meet je dat? Om daar antwoord op te kunnen geven hebben vier sterrenkundigen (Andrew Mummery, Adam Ingram, Andrew Fabian en Shane Davis, o.a. van de University of Oxford) onderzoek gedaan naar MAXI J1820+070, een binair systeem, waar een zwart gat (met een gekromde accretieschijf) en een ster om elkaar heendraaien en er materie van de ster naar het zwarte gat valt, 10.000 lichtjaar verderop. Met de NuSTAR röntgen-ruimtetelescoop hebben ze het systeem bestudeerd en daarmee waren ze in staat om de emissie van licht te meten buiten én binnen de ISCO van het zwarte gat, resp. de groen en oranje lijn in de afbeelding hieronder.

Credit: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1160

De waarnemingen werden vergeleken met modellen van invallende materie in een zwart gat en de uitkomst is dat materie voorbij de grens van de ISCO direct naar het zwarte gat toe valt en niet in een geleidelijke baan de waarnemingshorizon nadert. Kortom, Einstein had gelijk.

Meer hierover is te lezen in het vakartikel van Andrew Mummery et al, Continuum emission from within the plunging region of black hole discsMonthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*