Superzware zwarte gaten 'voeden' zichzelf met gas en stof door middel van 'spiraalachtige' armen. Die brengen de massa die rond een zwart gat draait, naar binnen. Volgens de Belgische doctoraatsstudent Wout Goesaert, die de ontdekking deed, is het een belangrijke toevoeging aan onze kennis over zwarte gaten. "Een zwart gat kan de hele samenstelling van een sterrenstelsel beïnvloeden."
"Het is geen stofzuiger": Belgische wetenschapper ontdekt hoe zwarte gaten zichzelf 'voeden' met gas en stof
Kasper Nollet
Gepubliceerd:
Samenvatting:
De Belgische wetenschapper Wout Goesaert ontdekte dat superzware zwarte gaten zichzelf voeden via spiraalvormige armen die gas en stof naar binnen brengen.
"Mensen denken vaak dat een zwart gat een soort stofzuiger is, maar dat klopt niet," zegt Wout Goesaert, doctoraatsstudent aan de Universiteit van Leiden. "Minder dan 12 procent van het invallende materiaal wordt daadwerkelijk opgenomen door het zwarte gat."
Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte met een zwaartekracht die zo extreem sterk is dat niets, zelfs geen licht, eraan kan ontsnappen. De gaten slokken omliggende massa op in de kern – ze 'voeden' zich er als het ware mee.
"Maar hoe dat precies gebeurde, was lange tijd een raadsel", legt Wout Goesaert, een Belgische doctoraatsstudent aan de Universiteit van Leiden, uit.
"Mensen denken vaak dat een zwart gat een soort stofzuiger is die alle massa errond vanzelf opzuigt, maar dat klopt niet", legt hij uit. "We weten nu dat dat opzuigen gebeurt door middel van 'spiraalachtige armen' rond het zwarte gat."
"Die vertragen de omliggende massa en brengen die naar een donutvormige baan rond het zwarte gat. Vanuit die 'donut' stroomt dan vervolgens massa het zwarte gat binnen."
Muur van licht
Goesaert en zijn collega's onderzochten een zwart gat in het centrum van het Circinus-sterrenstelsel, het dichtstbijzijnde sterrenstelsel naast onze Melkweg. Dat deden ze met behulp van de ALMA-telescoop – een grote telescoop op 5 kilometer hoogte in de woestijn in Chili en bovendien het grootste astronomische project ter wereld.
Hoe ontstaan zwarte gaten?
Zwarte gaten ontstaan meestal wanneer een zeer zware ster aan het einde van zijn leven ineenstort. "Binnenin een ster vinden er voortdurend kernfusies plaats, dat is alsof er voortdurend atoombommen afgaan. Die zorgen voor licht en leveren de ster volume op", legt Goesaert uit.
"Maar wanneer dat proces stopt, stort de ster in elkaar en ontstaat een zwart gat." In onze Melkweg alleen al zouden er naar schatting meer dan 100 miljoen zwarte gaten zijn.
Superzware zwarte gaten zijn veel groter. "Ze kunnen tot maar liefst een miljoen keer de massa van de zon hebben", vertelt Goesaert. "Zwarte gaten kunnen groeien, maar superzware zwarte gaten zijn zodanig gigantisch, dat we niet goed weten hoe ze zijn ontstaan. Een theorie is dat ze al bestonden bij het ontstaan van het heelal."
"Beeld je een satelliet in die in een baan draait rond de aarde. Door zijn snelheid blijft die satelliet draaien, maar indien ze vertraagt, valt ze neer op aarde. Zo gaat het ook met massa in een baan rond een zwart gat", zegt Goesaert. Gas stroomt met snelheden tot 150.000 km/u langs die armen naar binnen.
"Verrassend genoeg is dit voedingsproces erg inefficiënt: minder dan 12 procent van het invallende materiaal wordt uiteindelijk door het zwarte gat opgenomen", vertelt Goesaert. "Het grootste deel wordt uit het gebied binnen de donut verdreven en terug het sterrenstelsel in geslingerd."
Hoe dat gebeurt? "Massa die rond een zwart gat draait, wordt bijzonder heet, nog heter dan de zon. Daardoor ontstaat een soort muur van licht die de massa en het gas dat van de 'donut' valt, weer wegstuurt, de ruimte in", legt hij uit.
Ondanks wat hun naam suggereert, zijn sommige zwarte gaten dus allesbehalve volledig donker. "Een populair misverstand bij veel mensen, ook in fictieve voorstellingen van zwarte gaten", zegt Goesaert. De film 'Interstellar' van regisseur Christopher Nolan geeft volgens hem wel een juist beeld van een zwart gat. "Net omdat je daar wel duidelijk die muur van hitte en licht ziet."
Belangrijke ontdekking
De ontdekking is belangrijk omdat het over een actief superzwaar zwart gat gaat. "Een actief zwart gat is er een dat de omliggende massa opslokt", legt hij uit.
En een actief zwart gat – zeker een superzwaar zwart gat, dat veel groter is dan een 'gewoon' – heeft een belangrijke invloed op het sterrenstelsel waarin het zich bevindt. In het middelpunt van ons melkwegstelsel ligt ook een zwart gat, al is die niet actief aan het 'eten'.
"Door het licht dat ze uitstralen en hun aantrekkingskracht hebben zwarte gaten immers een grote invloed op de vorming van sterren", legt hij uit. "Om sterren te vormen, heb je afkoeling van gaswolken nodig. Maar het warme licht van een zwart gat kan die afkoeling verhinderen. Zo kan een zwart gat de hele samenstelling van een sterrenstelsel beïnvloeden."
