Computermodellen laten zien hoe een zwart gat een ster eet

We zijn allemaal gefascineerd door zwarte gaten. We vragen astronomen naar hen, we lezen over hen in het nieuws. en ze verschijnen in tv-shows en films. Ondanks al onze nieuwsgierigheid naar deze kosmische beesten, weten we nog steeds niet alles over hen. Ze overtreden de regels door moeilijk te bestuderen en te detecteren. Astronomen zijn nog steeds aan het uitzoeken hoe exacte zwarte gaten ontstaan ​​wanneer massieve sterren sterven.

Dit alles wordt nog moeilijker door het feit dat we er nog geen een van dichtbij hebben gezien. In de buurt komen van een (als we konden) zou zeer gevaarlijk zijn. Niemand zou zelfs een dichte borstel overleven met een van deze monsters met een hoge zwaartekracht. Astronomen doen dus wat ze kunnen om ze op afstand te begrijpen. Ze gebruiken licht (zichtbare, röntgen-, radio- en ultraviolette emissies) die uit het gebied rond het zwarte gat komen om een ​​aantal zeer slimme afleidingen te maken over zijn massa, spin, straal en andere kenmerken. Vervolgens voeren ze dit allemaal in computerprogramma's die zijn ontworpen om de activiteit van zwarte gaten te modelleren. Computermodellen op basis van werkelijke waarnemingsgegevens van zwarte gaten helpen hen om te simuleren wat er gebeurt bij zwarte gaten, vooral wanneer iemand iets opslokt.

Wat laat een Black Hole-computermodel ons zien?

Laten we zeggen dat er ergens in het universum, in het centrum van een sterrenstelsel zoals onze eigen Melkweg, een zwart gat is. Plots flitst een intense straling uit het gebied van het zwarte gat. Wat is er gebeurd? Een nabijgelegen ster is de accretieschijf binnengedrongen (de schijf van materiaal die in het zwarte gat spiraalt), de gebeurtenishorizon overschreden (het zwaartepunt van geen terugkeer rond een zwart gat) en wordt verscheurd door de intense zwaartekracht. De stellaire gassen worden opgewarmd terwijl de ster wordt versnipperd en die stralingsflits zijn laatste communicatie met de buitenwereld is voordat deze voor altijd verloren gaat.

De kenmerkende straling

Die stralingskenmerken zijn belangrijke aanwijzingen voor het bestaan ​​van een zwart gat, dat zelf geen straling afgeeft. Alle straling die we zien komt van de objecten en het materiaal eromheen. Dus, astronomen zoeken naar de veelbetekenende stralingskenmerken van materie die wordt opgeslokt door zwarte gaten: röntgenstralen of radio-uitzendingen, omdat de gebeurtenissen die ze uitzenden zeer energiek zijn. 

Na het bestuderen van zwarte gaten in verre sterrenstelsels, merkten astronomen op dat sommige sterrenstelsels plotseling oplichten aan hun kernen en vervolgens langzaam dimmen. De karakteristieken van het uitgestraalde licht en de dim-down tijd kwamen bekend te staan ​​als handtekeningen van zwarte gat-accretieschijven die sterren en gaswolken in de buurt opeten en straling afgeven. Het was, zoals een astronoom zei: "Als een zwart gat dat een bord opsteekt met de tekst:" Hier ben ik !! "

Gegevens maken het model

Met voldoende gegevens over deze flare-ups in het hart van sterrenstelsels, kunnen astronomen supercomputers gebruiken om de dynamische krachten in het gebied rond een superzwaar zwart gat te simuleren. Wat ze hebben gevonden, vertelt ons veel over hoe deze zwarte gaten werken en hoe vaak ze hun galactische gastheren oplichten.

Een sterrenstelsel zoals onze Melkweg met zijn centrale zwarte gat zou bijvoorbeeld elke 10.000 jaar gemiddeld één ster kunnen opslokken. De gloed van straling van zo'n feest vervaagt heel snel, dus als we de show missen, zien we hem misschien niet al heel lang terug. Maar er zijn veel sterrenstelsels en dus onderzoeken astronomen zoveel mogelijk naar stralingsuitbarstingen.

In de komende jaren zullen astronomen worden overspoeld met gegevens van projecten als Pan-STARRS, GALEX, de Palomar Transient Factory en andere aankomende astronomische onderzoeken. Er zullen honderden evenementen in hun datasets zijn om te verkennen. Dat zou ons begrip van zwarte gaten en de sterren eromheen echt moeten vergroten. Computermodellen zullen een grote rol blijven spelen in het verdiepen in de voortdurende mysteries van deze kosmische monsters.