Uitbarsting door Spitzer waargenomen als een superzwaar zwart gat door de accretieschijf van een ander superzwaar zwart gat schiet

Impressien van de uitbarsting bij OJ 287. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

Met NASA’s infrarood ruimtetelescoop Spitzer heeft men vorig jaar (toen ‘ie nog werkte) een uitbarsting waargenomen, veroorzaakt doordat een superzwaar zwart gat dwars door de accretieschijf van een ander superzwaar zwart gat vloog. En dat waren geen kleine jongens, want we hebben het over een zwart gat van 150 miljoen keer de massa van de zon, die een snoekduik maakte door de accretieschijf van het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel OJ 287, een zwart gat dat… ruim 18 miljard keer zo zwaar als de zon is! Yep, een superzwaar zwart gat dat rondjes draait om een super-superzwaar zwart gat, zes keer zo zwaar als de moloch in M87 (ik heb er eerder al blogs aan gewijd, zoals deze).

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

Dat stelsel staat 3,5 miljard lichtjaar van ons vandaan en in het centrum ervan draait een superzwaar zwart gat om een super-superzwaar zwart gat, één rondje per twaalf jaar. Hierboven zie je een vergelijking van de omvang van de waarnemingshorizon van de twee zwarte gaten met het zonnestelsel, de straal waarbinnen licht niet meer kan ontsnappen uit het zwarte gat. Het superzware zwart gat heeft een sterk elliptische baan en op twee momenten in z’n omloop schiet ‘ie door de enorme accretieschijf van heet materiaal om het super-superzware zwarte gat heen, één keer van bovenaf en één keer van onderaf (afhankelijk van hoe je er tegenaan kijkt uiteraard).

De baan van het kleinere zwarte gat is niet alleen elliptisch, maar ook aan verandering onderhevig. Het kent een precessiebeweging, zoals ook gemeten bij Mercurius en pas bij de ster S2 bij Sgr A*, het superzware zwarte gat in de Melkweg (ruim vier miljoen zonsmassa, een kleintje haha…). Zodra het zwarte gat door de dunne accretieschijf van z’n grote broer plonst ontstaat er een grote expanderende bel van heet gas en die geeft in korte tijd net zo veel licht als wel een biljoen sterren, meer licht dan de gehele Melkweg bij elkaar uitstraalt. De grillige baan van het superzware zwarte gat is afgelopen jaren getracht in allerlei modellen na te bootsen en op basis van het meest recente model, dat gemaakt is door sterrenkundigen onder leiding van Lankeswar Dey (Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai, India), kon men voorspellen dat er op 31 juli 2019 weer een uitbarsting zou zijn.

Credit: Lankeswar Dey et al.

Het is die uitbarsting die met Spitzer is waargenomen en daarmee is ook het model van Lankeswar Dey bevestigd. En daarmee is wederom ook de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein van 105 jaar geleden bevestigd, want de precessie van het zwarte gat, die een soort van ‘dansbeweging’ maakt, blijkt ook te kloppen. In de video hieronder zie je die dansbeweging mooi in beeld gebracht. Aardse telescopen hadden de uitbarsting ook makkelijk kunnen zien, maar het probleem was dat op 31 juli 2019 OJ 287 gezien vanaf de aarde achter de zon stond. Maar dat was voor Spitzer geen probleem, want die stond toen 254 miljoen km van de aarde vandaan en had een goed uitzicht op het sterrenstelsel.

In het model van Lankeswar Dey wordt gebruik gemaakt van het zogeheten ‘No Hair theorema‘ van zwarte gaten, dat wil zeggen dat zwarte gaten héél weinig eigenschappen hebben, feitelijk slechts drie: massa, electrische lading en impulsmoment. Door die toepassing kon men de uitbarsting tot 4 uur nauwkeurig voorspellen en dat bleek exact goed te zijn. Ook dat theorema lijkt daarmee dus bevestigd te zijn. In 2022, 2033 en 2034 volgen nieuwe uitbarstingen – volgens de voorspellingen – en die zullen met grote belangstelling vanaf de aarde worden gevolgd. Hier het vakartikel over de waarnemingen, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Spitzer.

50 miljard zonsmassa is zo’n beetje het maximum van de massa van superzware zwarte gaten

Impressie van een superzwaar zwart gat met een omringende accretieschijf en twee energierijke straalstromen. Credit:ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani

Sterrenkundigen hebben een zwart gat ontdekt dat op de kosmische weegschaal 40 miljard zonsmassa weegt, een zwart gat in de kern van een sterrenstelsel in Cepheus, genaamd S5 0014+813. Het schijnt de recordhouder te zijn, andere joekels zoals ULASJ1234+0907 (11 miljard zonsmassa) en OJ 287 (18 miljard zonsmassa) verre achter zich latend. Nou wisten de sterrenkundigen al in 2008 dat er een maximum aan de massa van een zwart gat is: 50 miljard zonsmassa

50 miljard zonsmassa en geen grammetje meer. Zouden ze groter worden dan vernietigen ze de schijf van het sterrenstelsel rondom hen en stopt de toevoer van materie, waardoor hun groei stopt. Onlangs heeft de Britse sterrenkundige Andrew King (University of Leicester) de berekening nog eens dunnetjes overgedaan, waarbij hij met name heeft gekeken naar de stabiliteit van het gas in de schijf van het sterrenstelsel.Uitkomst van King’s berekeningen: zwarte gaten kunnen maximaal 50 miljard zonsmassa zwaar worden. Een regelrechte bevestiging dus van de berekening uit 2008, welke gedaan werd door Priya Natarajan en Ezequiel Treister. Eén maar bij alle berekeningen: dat ze de limiet van 50 miljard zonsmassa wel degelijk kunnen overschrijden als ze botsen met een ander superzwaar zwart gat. Het superzware zwarte gat in het centrum van onze Melkweg, Sgr A* genaamd, heeft een massa van 4,31 miljoen zonsmassa. Ohhh… die kan nog wel even doorgaan met groeien. 🙂 Bron: New Scientist.