Middelzware zwarte gaten stapelen zich op in centrum Melkweg

Een groep sterrenkundigen, onder leiding van de Amsterdamse astrophysicus Simon Portegies Zwart, heeft met simulaties aangetoond hoe clusters met jonge sterren die zich op en afstand van zo’n 100 lichtjaar van het centrum van de Melkweg bevinden, van hun geboorteplaats migreren naar een gebied op een paar lichtjaar afstand van het galactisch centrum. In het midden van de Melkweg bevindt zich een zwart gat dat drie miljoen keer zo zwaar is als de zon. De migratie wordt mogelijk gemaakt door de zwaartekrachtwisselwerking tussen de sterren en het cluster in een effect dat ‘dynamische wrijving’ wordt genoemd. Het onderzoeksresultaat wordt op 10 april gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astrophysical Journal.




De onderzoekers hebben hun berekeningen uitgevoerd met de GRAPE-6, een van de snelste computers ter wereld die speciaal is gebouwd voor het berekenen van gravitationele interacties tussen sterren. Deze machine voert 60 miljard calculaties per seconde uit.

Sommige sterclusters maken in het begin van hun leven een exotische ontwikkeling door. De sterren in zo’n cluster raken dan zo dicht op elkaar gepakt, dat ze met elkaar in botsing komen. Het gevolg van zo’n botsing is dat er een supermassieve ster ontstaat, die een paar duizend keer zo zwaar is als de zon. Het leven van zo’n ster eindigt in een gigantische supernovaexplosie. Het zwarte gat dat overblijft, zo’n duizend zonsmassa’s zwaar, zinkt verder af naar het centrum van de Melkweg. De onderzoekers schatten dat een op de tien sterclusters het ‘exotische’ stadium doorloopt en een middelzwaar zwart gat vormt. Dat zou naar schatting neerkomen op de vorming van een dergelijk middelzwaar zwart gat van eens per tien miljoen jaar.

Volgens Portegies Zwart is het “een interessant gegeven dat middelzware zwarte gaten zich ‘opstapelen’ in de binnengebieden van onze Melkweg”. “We voorspellen met dit model dat binnen een afstand van een paar lichtjaar van het superzware zwarte gat van het midden van de Melkweg, zich ongeveer een dozijn middelzware zwarte gaten bevindt”, aldus Portegies Zwart. De onderzoekers berekenen dat er binnen een afstand van 10 lichtjaar van het galactisch centrum zo’n 50 middelzware zwarte gaten zijn. De meerderheid van deze zwarte gaten zal binnen 10 miljoen jaar door het superzware zwarte gat zijn ‘opgeslokt’. Van de totale massa van het superzware zwarte gat zou volgens dit model de helft het resultaat zijn van de migratie van de middelzware zwarte gaten.

Links:
http://modesta.science.uva.nl
http://www.astrogrape.org
http://www.manybody.org/manybody/starlab.html

Het Arches cluster. Minstens 150 van de sterren in dit gebied behoren tot de helderste van de Melkweg. Het cluster bevindt zich op een afstand van ongeveer 100 lichtjaar van het centrale zwarte gat in het galactisch centrum (credit: Figer et al., 1998, IA

Snapshot van een gesimuleerd stercluster. De leeftijd is ongeveer 400.000 jaar en het bevindt zich op een afstand van zo’n 6 lichtjaar van het galactisch centrum