Nederlandse astronomen verklaren dubbele zwarte gaten

27 June 2017

Een team van drie Nederlandse astronomen van de Universiteit van Amsterdam en de Universiteit Leiden heeft een verklaring bedacht voor het verschijnsel dat twee zwarte gaten een tijd lang om elkaar heen kunnen draaien. De verklaring inclusief bijbehorende computersimulaties is geaccepteerd voor publicatie in het gezaghebbende 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.

De Nederlandse onderzoekers Ed van den Heuvel (UvA), Simon Portegies Zwart (UL) en Selma de Mink (UvA) laten nu zien dat die tweede situatie, van twee om elkaar draaiende sterren, waarschijnlijker is dan tot nu toe werd gedacht.

Afb. 1: Een team van drie Nederlandse astronomen verklaart hoe twee zwarte gaten een tijd lang om elkaar heen kunnen draaien. Het begint bij twee grote sterren die om elkaar draaien (links). Als de grootste ster instort tot een zwart gat, kan de kleinere ster nog lange tijd blijven bestaan (rechts). Credit: ESO/M. Kornmesser/S.E. de Mink (links) & ESA/C. Carreau (rechts)

Ed van den Heuvel, die zich in 1972 als een van de eerste sterrenkundigen bezighield met de evolutie van zware dubbelsterren, is eerste auteur van het huidige artikel. "Als onze berekeningen kloppen, en daar ga ik natuurlijk wel vanuit, dan komen dubbele zwarte gaten, met een gezamenlijke massa van vijftien tot dertig maal die van de zon, 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 natuurlijk nog steeds zeldzaam, maar het is tien keer vaker dan we eerst dachten."

Simon Portegies Zwart, die de nieuwe simulaties uitvoerde op 'zijn' 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."

Meer informatie

Contact:
Ed van den Heuvel
Tel: 020 525 7493
E-mail: e.p.j.vandenheuvel@uva.nl

Simon Portegies Zwart (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden)
Mobiel: 06 1499 4841
E-mail: spz@strw.leidenuniv.nl
Webpagina: http://home.strw.leidenuniv.nl/~spz/

Artikel:
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]

Opgemaakt persbericht op www.astronomie.nl