ENGINEERINGNET.BE - Superzware zwarte gaten zijn te vinden in het centrum van sterrenstelsels, zoals de Melkweg.
Ze zijn minstens een miljoen keer zwaarder dan de zon. Zwarte gaten zijn volledig donker en niets, zelfs geen licht, kan eruit ontsnappen. Daardoor zijn ze zelf niet te zien.
Toch kunnen astronomen ze waarnemen door de invloed die zwarte gaten hebben op hun omgeving. De onderzoeksgroep van Elena Rossi, hoogleraar Theoretische astrofysica bij ULeiden gebruikt drie methoden om superzware zwarte gaten te bestuderen. Elk van deze methoden biedt een uniek perspectief op deze onzichtbare reuzen.
- Methode 1: Net als Marie Curie
In plaats van rechtstreeks naar het centrum van sterrenstelsels te kijken, een gebied dat moeilijk te bestuderen is vanwege stof en sterren, kijkt Rossi naar sterren die uit sterrenstelsels worden geslingerd. In big data van bijvoorbeeld satelliet Gaia zoekt ze naar dit soort hypervelocity-sterren. Door hun eigenschappen, zoals leeftijd en chemische samenstelling, te analyseren krijgt Rossi meer informatie over hoe zwarte gaten groeien. ‘Het is net als wat Marie Curie deed toen ze het atoom wilde begrijpen. Zij keek niet naar het atoom, maar naar deeltjes die werden uitgestoten. Wij doen hetzelfde met sterren.’
- Methode 2: Lichtflitsen
Soms wordt een ster te dicht naar een zwart gat getrokken en uit elkaar gerukt. Daarbij komt een enorme hoeveelheid licht vrij: een flare. Deze gebeurtenis verraadt de aanwezigheid van een zwart gat. Rossi’s team ontwikkelt een statistische methode om uit deze lichtflitsen informatie te halen over het zwarte gat.
‘Zo kunnen we een kaart maken van zwarte gaten in het heelal, met hun massa’s en eigenschappen’, aldus Rossi. Die kaart helpt om theorieën over het ontstaan van superzware gaten te testen. Er zijn namelijk twee concurrerende scenario's: zwarte gaten worden klein geboren uit de eerste generatie sterren, of ze worden groot geboren tegelijk met sterrenstelsels.
- Methode 3: Zwaartekrachtgolven
Zwaartekrachtgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd en kunnen worden veroorzaakt door zware objecten die versneld om elkaar heen bewegen, zoals twee samensmeltende zwarte gaten. Je kunt zwaartekrachtgolven vergelijken met een steentje dat je in het water gooit. Op de plek waar het steentje het water raakt ontstaat een rimpeling, die zich steeds verder uitbreidt.
Rossi onderzoekt of sommige van deze signalen afkomstig zijn uit de centra van sterrenstelsels, waar ook superzware zwarte gaten voorkomen.
‘Als we dat kunnen aantonen, leren we meer over de omgeving van zwarte gaten: hoeveel gas er is, hoeveel andere zwarte gaten er zijn en hoe ze met elkaar in wisselwerking staan.’ Om dit te kunnen doen heeft ze een statistische methode ontwikkeld.
Ook werkt ze samen met andere wetenschappers aan de nieuwe missie LISA, die in de ruimte zwaartekrachtgolven kan meten.
‘Met LISA kunnen we verder terug in de tijd kijken, tot vlak na de oerknal. Zo kunnen we het verleden direct zien en ook hoe zwarte gaten worden geboren.’
