In het centrum van ons Melkwegstelsel woont een kolos. Een object dat zo massief is dat niets aan zijn aantrekkingskracht kan ontsnappen, zelfs geen licht. We denken zelfs dat de meeste sterrenstelsels er een hebben. Het zijn natuurlijk superzware zwarte gaten.
Superzware zwarte gaten zijn sterren die zijn ingestort tot een bijzonderheid. Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelde hun bestaan. En deze zwarte gaten zijn omgeven door wat bekend staat als een evenementenhorizon, wat een soort van het punt is waarop je niet meer kunt terugkeren als iets te dicht bij het zwarte gat komt. Maar niemand heeft het bestaan van de eventhorizon nog bewezen.
Sommige theoretici denken dat er iets anders in het centrum van sterrenstelsels kan liggen, een superzware objectgebeurtenis die vreemder is dan een superzwaar zwart gat. Theoretici denken dat deze objecten op de een of andere manier het lot van een zwart gat hebben vermeden en niet zijn ingestort in een bijzonderheid. Ze zouden geen horizon hebben en in plaats daarvan een stevig oppervlak hebben.
"Ons hele punt hier is om dit idee van een evenementenhorizon om te zetten in een experimentele wetenschap, en uit te zoeken of evenementenhorizonnen echt bestaan of niet", - Pawan Kumar hoogleraar astrofysica, Universiteit van Texas in Austin.
Een team van onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin en Harvard University heeft het probleem aangepakt. Wenbin Lu, Pawan Kumar en Ramesh Narayan wilden wat licht werpen op het probleem van de horizon van de gebeurtenis. Ze vroegen zich af wat het object aan het vaste oppervlak was en wat er zou gebeuren als een object als een ster ermee in botsing zou komen. Ze publiceerden hun resultaten in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Ons hele punt hier is om dit idee van een evenementenhorizon om te zetten in een experimentele wetenschap, en uit te zoeken of evenementenhorizonnen echt bestaan of niet", zei Pawan Kumar, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Texas in Austin, in een pers vrijlating.
Omdat een zwart gat een ster is die is ingestort tot een bijzonderheid, heeft deze geen oppervlakte en heeft in plaats daarvan een horizon. Maar als de andere theorie waar blijkt te zijn en het object heeft een vast oppervlak in plaats van een gebeurtenishorizon, dan wordt elk object dat ermee in botsing komt, vernietigd. Als een ster zou botsen met dit harde oppervlak en zou worden vernietigd, vermoedde het team, dan zou het gas van de ster het object omhullen en maanden of zelfs jaren helder schijnen.
Als dat het geval was, wist het team waar het op moest letten. Ze berekenden ook hoe vaak dit zou gebeuren.
"We schatten het aantal sterren dat op superzware zwarte gaten valt", zei Lu in hetzelfde persbericht. 'Bijna elk sterrenstelsel heeft er een. We hebben alleen de meest massieve overwogen, die ongeveer 100 miljoen zonsmassa's of meer wegen. Er zijn er ongeveer een miljoen binnen een paar miljard lichtjaar van de aarde. '
Nu hadden ze een manier nodig om in de lucht naar deze objecten te zoeken, en ze vonden het in de archieven van de Pan-STARRS-telescoop. Pan-STARRS is een telescoop van 1,8 meter in Hawaï. Die telescoop heeft onlangs een onderzoek uitgevoerd naar de helft van het noordelijk halfrond van de hemel. In dat onderzoek heeft Pan-STAARS 3,5 jaar lang gezocht naar voorbijgaande objecten in de lucht, objecten die oplichten en vervolgens vervagen. Ze zochten in de Pan-STARR-archieven naar voorbijgaande objecten met de handtekening die ze voorspelden van sterren die in botsing kwamen met deze superzware, harde oppervlakken.
Het trio voorspelde dat in het 3,5-jaar tijdsbestek dat door de Pan-STAARS-enquête werd vastgelegd, 10 van deze botsingen zouden optreden en in de gegevens zouden moeten worden weergegeven.
'Het blijkt dat het er meer dan tien had moeten detecteren, als de theorie van het harde oppervlak waar is.' - Wenbin Lu, Dept. of Astronomy, University of Texas in Austin.
“Gezien het aantal sterren dat op zwarte gaten valt en de dichtheid van zwarte gaten in het nabije universum, hebben we berekend hoeveel van dergelijke transiënten Pan-STARRS gedurende een bedrijfsperiode van 3,5 jaar zouden moeten hebben gedetecteerd. Het blijkt dat het er meer dan 10 had moeten detecteren, als de theorie van het harde oppervlak waar is, ”zei Lu.
Het team vond geen van de opflakkeringen die ze verwachtten te zien of de theorie van het harde oppervlak waar is.
"Ons werk impliceert dat sommige, en misschien wel alle, zwarte gaten de horizon van gebeurtenissen hebben ..." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Wat een mislukking lijkt, is dat natuurlijk niet. In ieder geval niet voor Einstein. Dit vertegenwoordigt weer een succesvolle test van Einsteins Theory of General Relativity, waaruit blijkt dat de in zijn theorie voorspelde eventhorizon lijkt te bestaan.
Het team heeft het idee nog niet verlaten. Volgens Pawan Kumar, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Texas in Austin: 'Ons motief is niet zozeer om vast te stellen dat er een hard oppervlak is, maar om de grens van kennis te verleggen en concreet bewijs te vinden dat er echt een event horizon rond zwarte gaten. ”
"General Relativity heeft weer een kritische test doorstaan." - Ramesh Narayan, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
"Ons werk impliceert dat sommige, en misschien wel alle, zwarte gaten de horizon van gebeurtenissen hebben en dat materiaal echt uit het waarneembare universum verdwijnt wanneer het in deze exotische objecten wordt getrokken, zoals we al tientallen jaren verwachten," zei Narayan. "General Relativity heeft weer een kritische test doorstaan."
Het team is van plan te blijven zoeken naar de opflakkeringen die verband houden met de theorie van het harde oppervlak. Hun blik op de Pan-STARRS-gegevens was slechts hun eerste poging.
Ze hopen hun test te verbeteren met de aanstaande Large Synoptic Survey Telescope (LSST) die in Chili wordt gebouwd. De LSST is een breedveldtelescoop die gedurende een periode van tien jaar elke 20 seconden beelden van de nachtelijke hemel vastlegt. Om de paar nachten geeft de LSST ons een beeld van de hele beschikbare nachtelijke hemel. Dit zal de studie van voorbijgaande objecten veel gemakkelijker en effectiever maken.
Meer lezen: Rise of the Super Telescopes: The Large Synoptic Survey Telescope
Bronnen:
- Vallen sterren stilletjes in zwarte gaten of crashen ze in iets dat volkomen onbekend is?
- Stellaire verstoringsgebeurtenissen ondersteunen het bestaan van de horizon van de black hole-gebeurtenis
