Credit: Caltech/Phil Hopkins group.
Sterrenkundigen van Caltech hebben ontdekt dat magnetische velden een belangrijke rol spelen in de vorming en instandhouding van accretieschijven, de snel ronddraaiende schijven van gas en stof rondom zwarte gaten. Dit is de uitkomst van een nieuwe simulatie – gebaseerd op een code die GIZMO wordt genoemd – die ze hebben gedaan en die gebaseerd is op twee oudere simulaties:
- FIRE (Feedback in Realistic Environments), waarbij ze keken naar grootschalige ontwikkelingen, hoe binvoorbeeld sterrenstelsels ontstaan en botsen.
- STARFORGE, waarbij ontwikkelingen op kleine schaal werden gesimuleerd, zoals sterren die uit gaswolken ontstaan.
Tussen deze twee zat een groot gat en om dat te vullen hebben ze een nieuwe simulatie gemaakt, die wel duizend keer nauwkeuriger is dan de eerdere simulaties. Uit de simulatie komt naar voren dat magnetische velden een veel grotere rol spelen bij de accretieschijven dan gedacht. Sterrenkundigen weten al dat als (superzware) zwarte gaten materie aantrekken die materie in de vorm van gas en stof niet direct in het zwarte gat valt, maar eerst terecht komt in een hete, snel roterende accretieschijf. In theorie zijn die schijven plat als een pannekoek, maar waarnemingen hebben eerder al laten zien dat ze meer opgezwollen zijn, als donuts. En nu blijkt dat ze ook nog eens ‘luchtiger’ zijn als gevolg van de magnetische velden. Met de nieuwe simulatie wisten ze een soort van ‘super zoom-in’ te doen op een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel, eentje van 10 miljoen zonsmassa. Zelfs de eerste sterrenstelsels in het heelal beschikten al over dergelijke veelvraten in hun centra en hoe die zich ontwikkeld hebben wilde men graag weten.
Sinds de jaren zeventig was de overheersende gedachte onder sterrenkundigen dat het vooral thermische druk is die de accretieschijven in controle houdt, da’s de druk die ontstaat door temperatuursverschillen tussen de verschillende lagen van het gas in de schijf. Het zou die thermische druk zijn die er voor zorgt dat de materie niet direct in het zwarte gat valt, maar eerst snel rondwentelt in de accretieschijf. Magnetische velden zouden daar ook een rol in spelen, maar die zou minimaal zijn, zo werd gedacht. Maar nu blijkt het precies andersom: de druk die de magnetische velden weten op te bouwen in de accretieschijven is wel 10.000 keer groter dan de thermische druk.
Meer hierover is te vinden in het vakartikerl “FORGE’d in FIRE: Resolving the End of Star Formation and Structure of AGN Accretion Disks from Cosmological Initial Conditions,” dat zal verschijnen in The Open Journal of Astrophysics.
Bron: Caltech.
