Geboren uit de dood: hoe sterren zich vormen rond zwarte gaten

De hoge concentratie van enorme jonge sterren in het centrum van de Melkweg heeft astronomen lange tijd voor een raadsel gesteld. Vanwege

combinaties van lage gemiddelde dichtheid en sterkgetijdenkrachten in de buurt van het superzware zwarte gat Sagittarius A* zou deze regio niet geschikt moeten zijn voor de geboorte van nieuwe objecten. Wetenschappers suggereerden zelfs dat ze zich ergens aan de rand van de Melkweg hadden kunnen vormen, en later dichter naar het centrum zouden zijn gemigreerd. Nu hebben onderzoekers een compleet nieuw scenario voorgesteld, waarin de dood van één ster leidt tot de vorming van vele andere.

Jonge sterren rond een superzwaar zwart gat

Enorme jonge sterren in het centrum van de Melkwegzich in nauwe banen rond een superzwaar zwart gat beweegt. Uit een onderzoek uit 2000 bleek dat de meeste van hen in dezelfde richting met de klok mee rond Boogschutter A* bewegen.

Verdere analyse van een steekproef van 13 sterren,gelegen op 0,4 parsec (1,3 lichtjaar) van het galactische centrum, ontdekte een ongebruikelijk kenmerk: 10 van hen liggen binnen een dunne schijf die gekanteld is ten opzichte van het galactische vlak. Later suggereerden wetenschappers de aanwezigheid van een tweede schijf, ook bestaande uit jonge sterren, maar iets anders in helling ten opzichte van het vlak van de Melkweg.

Tot nu toe was niet bekend hoe de sterren dat kunnenvorm zo dicht bij een zwart gat. Op zo'n korte afstand moeten alle objecten krachtige getijdenkrachten ervaren: een zeer sterk en inhomogeen zwaartekrachtveld van een zwart gat rekt objecten die dichtbij zijn uit. Dit fenomeen wordt spaghettificatie genoemd. Vaak leidt het tot de dood van reeds gevormde sterren. Klonten van materie kunnen onder dergelijke omstandigheden eenvoudigweg niet samenkomen om een ​​thermonucleaire reactie op gang te brengen.

Artistieke illustratie van een ster die uitrekt wanneer hij de waarnemingshorizon van het zwarte gat te dichtbij nadert. Afbeelding: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Welke hypothesen verklaren dit fenomeen?

Het hebben van twee afzonderlijke sterschijven vereistindividuele afleveringen van stervorming. Tussen hen kunnen ongeveer een miljoen jaar verstrijken. De onderzoekers stelden verschillende modellen voor voor de oorsprong van deze sterren, die in twee typen kunnen worden verdeeld: formatie ter plaatse of migratie na formatie in een verre cluster.

Ten eerste als gevolg van getijdenvernietigingmoleculaire wolk een accretieschijf kan vormen. Zo'n proces leidt tot de vorming van een fijne structuur met een diameter van ongeveer 100.000 keer de grootte van de zon. Onder invloed van zijn eigen zwaartekracht zou zo'n schijf theoretisch in meerdere sterren kunnen uiteenvallen. Vergelijkbare processen kunnen ook de botsing van verschillende moleculaire wolken veroorzaken.

Ten tweede zouden deze sterren zich kunnen hebben gevormd ineen enorme cluster ver genoeg weg om getijdenverstoring te voorkomen. Daarna kunnen ze als gevolg van dynamische processen migreren naar het centrum van de melkweg.

Beide opties zijn aannemelijk. Maar om schijven te vormen die schuin staan ​​onder verschillende hoeken ten opzichte van het vlak van de Melkweg, zijn complexe dynamische processen vereist.

Welk alternatief stelden de astrofysici voor?

Artistieke illustratie van een uitbarsting van getijdenverstoring. Afbeelding: ESA/C. carreau

Onderzoekers van Stony Brook en Monash Universities hebben gesuggereerd dat wanneer een ster wordt vernietigd door de getijdekrachten van een superzwaar zwart gat, dit de weg vrijmaakt voor de vorming van nieuwe.

In zeldzame gevallen wanneer een ster inbreektonderdeel van een zwart gat, werpt het een straal materie uit, leggen wetenschappers uit. De gascocon rond deze jet zet loodrecht op de jet uit. Het comprimeert het omringende gas en creëert voldoende druk zodat de gasklonten de getijdekracht van het zwarte gat kunnen overwinnen en nieuwe sterren kunnen vormen.

Terwijl de uitdijende cocon stimuleertDe stervorming staat loodrecht op de straal; de straal zelf creëert een kegel van oververhit gas die de stervorming over de gehele lengte onderdrukt. Uit simulaties blijkt dat de combinatie van deze factoren leidt tot stervorming in de dunne schijf, waarbij de oriëntatie van de schijf gerelateerd is aan de baan van de ingestorte ster.

Modellering van de vorming van sterren uit een cocon gevormd na een uitbarsting van getijdenverstoring. Afbeelding: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, The Astrophysical Journal Letters

Onderzoekers merken op dat het deze methode is die zorgt voor de vorming van schijven van verschillende sterren die onder een willekeurige hoek staan ​​ten opzichte van het galactische vlak van de schijven.

Hoe vaak gebeurt dit?

Het superzware zwarte gat in de Melkweg wordt veroorzaaktgetijdenverstoring van een ster om de 10.000–100.000 jaar, en uitstoting door getijdenverstoring vindt eens in de 1–10 miljoen jaar plaats. Aangezien deze methode echter leidt tot de vorming van massieve sterren, zouden de schijven snel moeten verdwijnen en zullen de sterren die zijn gevormd als gevolg van vernietiging door getijden slechts een paar miljoen jaar oud zijn.

Dit model verklaart ook de ongebruikelijke opstellingstellaire schijven, en het feit dat er tot nu toe slechts twee van zijn gevonden. De rest is gewoon al ingestort, geloven wetenschappers. Hoewel de hypothese verdere experimentele verificatie behoeft, is het verreweg de eenvoudigste verklaring voor de waarnemingen.

Lees verder:

Een oud amulet herschreef de geschiedenis van Europa's meest mysterieuze taal

Koeien kregen hennep te eten en controleerden wat er met hun melk gebeurde

Creëerde een navigatiesysteem dat nauwkeuriger is dan GPS

Omslag: samengesteld beeld van het centrum van de Melkweg, genomen op verschillende golflengten. Afbeelding: NASA, ESA, SSC, CXC en STScI