Dubbele zwarte gaten verklaard met supercomputer
Zijn om elkaar heen draaiende zwarte gaten langzaam naar elkaar toegedreven? Of zijn ze bij elkaar in de buurt ontstaan? Leids astronoom Simon Portegies Zwart berekende samen met twee Amsterdamse collega's dat het tweede scenario behoorlijk waarschijnlijk is.
De verklaring inclusief bijbehorende computersimulaties is geaccepteerd voor publicatie in het Britse vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Begin juni 2017 was het weer even nieuws: twee samensmeltende zwarte gaten die een zwaartekrachtsgolf veroorzaken. Sterrenkundigen zijn het er niet over eens hoe zulke zwarte gaten ontstaan. De ene hypothese is dat er twee zwarte gaten ver van elkaar ontstaan, langzaam naar elkaar toe drijven en om elkaar heen gaan draaien. De tweede hypothese is dat twee sterren om elkaar heen draaien, na elkaar exploderen en in elkaar zakken tot twee zwarte gaten.
Vaker dan gedacht
UvA-sterrenkundige Ed van den Heuvel houdt zich sinds 1972 als een van de eerste sterrenkundigen bezig met de evolutie van zware dubbelsterren en is eerste auteur van het huidige artikel. 'Als onze berekeningen kloppen, dan komen dubbele zwarte gaten vaker voor dan verwacht. In onze eigen Melkweg bijvoorbeeld kan dan volgens de nieuwe berekeningen eens in de 100.000 jaar zo'n samensmeltend zwart gat ontstaan. Dat is voor mensenbegrippen nog steeds zeldzaam, maar het is tien keer vaker dan we eerst dachten.'
Little Green Machine
Simon Portegies Zwart voerde de nieuwe simulaties uit op supercomputer Little Green Machine. 'Als eerst de zwaarste van de dubbelsterren instort tot een zwart gat, ontstaat er een stabiele situatie waarin de tweede ster nog lang kan voortleven voordat die het tweede zwarte gat wordt. Het eerste zwarte gat zuigt in de tussentijd veel materie van de tweede ster naar zich toe, en braakt een groot deel hiervan weer uit. Deze uitstoot van massa doet de baan van de dubbelster sterk krimpen, zodat wanneer de tweede ster instort tot een zwart gat, er een nauwe dubbelster ontstaat van twee zwarte gaten die later met elkaar zullen versmelten.'
Van den Heuvel: 'Tot nu toe werd gedacht dat dubbelsteren bijna altijd eerst samensmelten tot een enkele grote ster en dan pas één zwart gat vormen. Alleen in extreme gevallen met ver uit elkaar of juist heel dicht op elkaar staande dubbelsterren zou er een dubbel zwart gat kunnen ontstaan. Wij laten nu zien de condities helemaal niet zo extreem hoeven te zijn.'
Beeld: artist’s impression van een vampierster en zijn slachtoffer
Forming short-period Wolf-Rayet X-ray binaries and double black holes through stable mass transfer. Edward P.J. van den Heuvel, Simon F. Portegies Zwart & Selma E. de Mink. Geaccepteerd voor publicatie in MNRAS.
https://doi.org/10.1093/mnras/stx1430, gratis preprint: https://arxiv.org/abs/1701.02355