Zwarte gaten zijn enkele van de meest interessante verschijnselen in het universum. Als je wilt weten wat het is, lees dan dit bericht: Wat is een zwart gat? En nu leren we iets nieuws en interessants over zwarte gaten en de wetten van het universum.
De zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels worden ook wel superzware zwarte gaten genoemd. Zwarte gaten worden gevormd wanneer een ster met een massa van ten minste 5 keer de massa van de zon zijn brandstof uitgeput en, als gevolg van de instorting van de zwaartekracht, in zichzelf valt en een zwart gat vormt. Superzware zwarte gaten kunnen honderden miljoenen stermassa's bevatten, zoals onze zon.
Astronomen zijn er nu vrij zeker van dat deze superzware zwarte gaten zich in het centrum van bijna elk sterrenstelsel in het universum bevinden. Bovendien is de massa van deze zwarte gaten op de een of andere manier gerelateerd aan de massa van de rest van de melkweg. Ze worden gevormd in nauw contact met elkaar.
Een groep wetenschappers uit de Verenigde Staten, Duitsland en Spanje ontdekte dat superzware zwarte gaten de vorming van sterren, die in grote sterrenstelsels voorkomt, stoppen.
In jonge sterrenstelsels verschijnen heel snel nieuwe sterren, maar zodra het sterrenstelsel volledig is gevormd, stopt dit proces. Dit wordt beïnvloed door het superzware zwarte gat, dat zich in het centrum van elk groot sterrenstelsel bevindt en dat miljoenen keren groter is dan de zon. Het heeft gravitatie-effecten op sterren in de melkweg en versterkt soms de straling van de actieve kern van de melkweg. Wetenschappers geloven dat deze energie stervorming, verwarming en dissipatie van gas uitschakelt dat in een ster verandert als het eenmaal is afgekoeld.
De auteurs bestudeerden massieve sterrenstelsels waarvan de massa van het centrale zwarte gat al is gemeten. Om te begrijpen hoe deze sterrenstelsels evolueerden, analyseerden wetenschappers hun emissiespectrum met behulp van de Hobby-Eberley-telescoop. Bij het vergelijken van de resultaten zagen de auteurs dat de vormingsprocessen van sterrenstelsels met centrale zwarte gaten met verschillende massa's heel verschillend zijn. Astronomen ontdekten dat deze verschillen alleen verband hielden met de massa van het zwarte gat, en niet met de grootte van het sterrenstelsel of zijn morfologie.
Promotie video:
“In sterrenstelsels met dezelfde massa, maar met verschillende massa's van hun centrale zwarte gaten, eindigde het proces van stervorming eerder waar de zwarte gaten massiever waren, en vice versa. Dit betekent dat het verschijnen van sterren in sterrenstelsels met een lagere massa centrale zwarte gaten langer duurde”, zegt Ignazio Martin-Navarro, Ph. D. in natuurkunde en wiskunde, aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz.
De auteurs merken op dat het voorheen niet mogelijk was om dergelijke resultaten te bereiken, omdat de tijd van het verloop van alle processen heel verschillend is: sterren kunnen zich over honderden miljoenen jaren vormen, terwijl het vrijkomen van energie uit de actieve galactische kern in een kortere tijd kan plaatsvinden. Dergelijke kernen verschillen van elkaar en hun kenmerken zijn afhankelijk van veel factoren: de grootte van het zwarte gat, de mate van aangroei van materiaal dat op het zwarte gat valt en vele andere.
Zwarte gaten zonder sterren
Superzware zwarte gaten bevinden zich in het centrum van veel sterrenstelsels. Met behulp van de processen die nabij hen plaatsvinden: de vorming van een accretieschijf uit de aangetrokken materie en relativistische stralen van plasmastralen, kan men bijvoorbeeld de krachtigste straling van quasars verklaren. In het afgelopen decennium zijn er superzware zwarte gaten ontdekt, waarvan er vele miljarden keer zo zwaar zijn als de zon, met grote Doppler-roodverschuivingen. Dit betekent dat ze slechts 800 miljoen jaar na de oerknal in ons universum bestonden.
De moderne astrofysica gelooft echter dat zwarte gaten ontstaan als gevolg van de evolutie van sterren, wanneer in het laatste stadium het overblijfsel van een massieve ster, die zijn thermonucleaire brandstof heeft verloren, samentrekt en met monsterlijke zwaartekracht instort tot een klein lichaam. Dan kunnen ze groeien en de omringende materie absorberen. De aanwezigheid van zulke jonge en zeer massieve zwarte gaten doet twijfels rijzen over een dergelijk scenario van vorming, want dan waren er nog niet genoeg sterren die het hele evolutionaire pad gepasseerd waren.
Astrofysici van de Western University of Canada hebben een theorie ontwikkeld over de vorming van superzware zwarte gaten in het vroege heelal als gevolg van de directe ineenstorting van materie zonder de vorming van sterren. Ze schreven hierover in de Astrophysical Journal Letters.
Naar hun mening was er in het vroege heelal een korte periode waarin superzware zwarte gaten konden worden gevormd en snel konden groeien zonder de voorafgaande vorming van een ster, waarbij het omringende plasma eenvoudig in het primaire stolsel werd getrokken - de "kiem". Toen, op een gegeven moment, stopten de gewijzigde omstandigheden dit proces. In dit geval worden zwarte gaten zeer snel gevormd binnen een extreem kort tijdsinterval. Het scenario van een dergelijke "directe ineenstorting" resulteert in een aanvankelijke massa van een zwart gat die veel groter is dan in het standaardscenario "stellair overblijfsel".
Zo'n scenario van de vorming van superzware zwarte gaten maakt het mogelijk om hun bestaan en enorme massa al in een zeer vroeg stadium van de evolutie van ons universum te verklaren.
