"Onzichtbare" zwarte gaten met een gemiddelde massa kunnen zich manifesteren en tijdelijk witte dwergen "doen herleven" die op korte afstand van hen vliegen. Dit is de conclusie van wetenschappers die een artikel publiceerden in het Astrophysical Journal.
“Het is buitengewoon belangrijk om te begrijpen hoeveel van deze zwarte gaten er in het universum zijn. Het antwoord op deze vraag zal ons helpen de geheimen van de geboorte van de grootste en oudste superzware zwarte gaten in het heelal te ontdekken. Als we ooit zien hoe zwarte gaten witte dwergen 'doen herleven', zullen we hier een grote stap in zetten”, zegt Christopher Fragile van het Kavli Instituut voor Theoretische Fysica in Santa Barbara (VS).
Leven en dood in de ruimte
Waarnemingen van de eerste tijdperken van het leven van het heelal laten zien dat superzware zwarte gaten met een massa van enkele miljarden zonnen al bestonden in de eerste melkwegstelsels van het universum, wat onmogelijk zou zijn als ze vanaf "nul" zouden beginnen te groeien, zoals wetenschappers eerder dachten. Om deze reden zijn astronomen al lang op zoek naar zogenaamde "middenmassa zwarte gaten", die zouden kunnen ontstaan in de loop van de directe ineenstorting van materie en die kunnen dienen als "zaden" voor de geboorte van superzware gaten.
Tegenwoordig zijn astronomen op de hoogte van het bestaan van vier van dit soort zwarte gaten - object X-2 in sterrenstelsel M82, bron HLX-1 in het sterrenbeeld Phoenix, 'gekatapulteerd' vanuit het sterrenstelsel ESO 243-49, evenals zwart gat NGC2276-3c in sterrenstelsel NGC2276 en object GCIRS 13E in de Melkweg.
Veel wetenschappers vermoeden dat deze objecten eigenlijk geen zwarte gaten zijn, aangezien hun ontdekkers hun massa en andere fysische eigenschappen nog niet nauwkeurig kunnen meten. Fragile en zijn collega's hebben een ingenieuze techniek bedacht om de eigenschappen van dergelijke objecten te testen met behulp van "dode sterren".
Armaturen, die qua grootte vergelijkbaar zijn met de zon, veranderen in de laatste levensfase niet in zwarte gaten of pulsars, maar branden geleidelijk uit. In plaats daarvan verschijnen een wolk van heet gas en een witte dwerg - de voormalige superhete kern van een ster, die bijna volledig uit helium en zwaardere elementen bestaat.
Promotie video:
Het blijft gloeien als gevolg van restwarmte en gravitatiecompressie, maar thermonucleaire reacties erin stoppen volledig, omdat de temperaturen en drukken in de witte dwerg te laag zijn om de kernen van zware elementen met elkaar te laten versmelten.
Space "lazars"
Witte dwergen, zoals Fragile opmerkt, komen vaak voor in de nabijheid van zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels en in grote bolvormige sterrenhopen. Zijn team bestudeerde de gevolgen van hun willekeurige ontmoeting en ontdekte een ongewone eigenschap van witte dwergen die konden worden gebruikt om te zoeken naar zwarte gaten van gemiddelde massa.
Feit is dat zwarte gaten getijdekrachten genereren die ervoor zorgen dat objecten die hen naderen, uitrekken en samentrekken, wat de temperatuur en dichtheid van de materie erin zou moeten verhogen tot tientallen miljarden Kelvin-graden en enkele tonnen per kubieke centimeter. In sommige gevallen, zoals wetenschappers hebben gesuggereerd, zal dit voldoende zijn om thermonucleaire reacties binnen de "dode ster" te herstarten.
“Om het interieur van de witte dwerg weer op te laten oplaaien, is het nodig dat het zwarte gat een voldoende 'gemiddelde' grootte heeft. In dit geval zullen de getijdenkrachten zich op grote afstanden manifesteren, maar het zwarte gat zal de witte dwerg niet onmiddellijk opslokken of erin verdwijnen als de massa klein is,”vervolgt de astrofysicus.
De "herboren" ster, zoals blijkt uit de berekeningen van wetenschappers, zal nieuwe elementen anders synthetiseren dan gewone sterren en supernovae. In het bijzonder zal het ongebruikelijk hoge hoeveelheden nikkel-56 en andere elementen produceren die met ijzer geassocieerd zijn, waardoor ze op unieke wijze geïdentificeerd kunnen worden door supernovae met een afwijkend spectrum te observeren.
Tot dusverre, zoals Fragile toegeeft, zijn wetenschappers er niet in geslaagd sporen van dergelijke zwarte gaten en "herboren" witte dwergen te vinden, maar in het verleden heeft niemand er doelbewust naar gezocht. Langetermijnwaarnemingen en analyse van gegevens die al door telescopen zijn verzameld, evenals het verbinden van zwaartekrachtobservatoria met het zoeken naar dergelijke objecten, zullen volgens hem helpen om ze de komende jaren en decennia te vinden.
