Zwarte gaten zijn er in alle soorten en maten. Nou ja, bijna. Er is een specifieke gewichtsklasse waarin ze helemaal niet lijken voor te komen. Door een nieuwe studie begrijpen wetenschappers nu beter waarom dat zo is.<\/p>\n
Zwarte gaten ontstaan wanneer zeer zware sterren aan het einde van hun leven instorten onder hun eigen zwaartekracht. Hoe zwaarder de ster, hoe zwaarder het zwarte gat. Volgens de sterrenkundige theorie bestaat er echter een gewichtsklasse, ruwweg tussen de 50 en 130 keer de massa van onze zon, waarin zwarte gaten niet zouden mogen voorkomen.<\/p>\n
Sterren in deze gewichtsklasse komen aan hun einde door een bijzonder krachtig type explosie. In hun kern wordt het zo heet dat fotonen spontaan kunnen veranderen in paren van materie en antimaterie. Daardoor verliest de ster plotseling druk, stort hij in en volgt een explosie waarbij er uiteindelijk niets overblijft.<\/p>\n
Hierdoor zou er een \u2018gat\u2019 in de verdeling van zwarte gaten moeten zijn: zwarte gaten met een massa tot ongeveer 50 zonsmassa\u2019s en vanaf zo\u2019n 130 zonsmassa\u2019s komen wel voor, maar daartussen zou het leeg moeten zijn.<\/p>\n
Niets gevonden na jarenlang zoeken<\/p>\n
Die voorspelling bestaat al sinds de jaren zestig, maar het bewijs bleef tot nu toe uit. Zwaartekrachtsgolfdetectoren als LIGO, Virgo en KAGRA meten sinds 2015 botsingen tussen zwarte gaten en onderzoekers hebben lang getuurd naar de massa\u2019s van de gevonden zwarte gaten.<\/p>\n
In eerste instantie leek er een duidelijke bovengrens te liggen rond 45 zonsmassa\u2019s. Later werden echter ook zwaardere zwarte gaten gevonden, waardoor het beeld minder duidelijk werd en de ontbrekende massazone in de verdeling niet zichtbaar leek.<\/p>\n
Onderzoekers hebben nu een verklaring gevonden die laat zien dat de voorspelling alsnog overeind kan blijven. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het vakblad Nature<\/a>.<\/p>\n Leestip:\u00a0Zwart gat blaast kosmische superstorm met krankzinnige snelheden de ruimte in<\/a><\/p>\n Kijk naar de lichtste partner<\/p>\n Bij elke botsing tussen twee zwarte gaten meten detectoren de massa van beide partners. Eentje is altijd de zwaarste (de \u2018primaire\u2019), de andere de lichtste (de \u2018secundaire\u2019). Alle eerdere analyses zochten in de verdeling van massa\u2019s van de primaire partners. Daar was de lege zone inderdaad niet te vinden.<\/p>\n Maar toen de onderzoekers naar de verdeling van de l\u00edchtste partners keken, was de kloof er ineens wel. Onder de 45 zonsmassa\u2019s waren er talloze zwarte gaten. Boven de 116 zonsmassa\u2019s ook. Daartussenin was er vrijwel niets te vinden.<\/p>\n Waarom vooral bij de lichtste gaten?<\/p>\n De verklaring ligt bij een fenomeen dat \u2018hi\u00ebrarchische samensmelting\u2019 heet. Soms botsen twee zwarte gaten en smelten ze samen tot \u00e9\u00e9n nieuw, zwaarder zwart gat. Dat fusieproduct kan vervolgens opnieuw met een ander zwart gat botsen.<\/p>\n Zo\u2019n tweedegeneratie-zwart gat kan wel in de \u2019verboden zone\u2019 belanden, want het is niet direct uit een stervende ster ontstaan maar uit een eerdere botsing.<\/p>\n Maar zo\u2019n samensmelting is zeldzaam. En dat er twee tweedegeneratie-zwarte gaten samenkomen, is nog veel zeldzamer. Wat je in de praktijk dus ziet is dat de zwaarste partner in een botsing best binnen het ontbrekende bereik kan zitten (want dat is het fusieproduct), maar de lichtste partner is bijna altijd een \u2018gewoon\u2019 eerstegeneratie-zwart gat. En die kan de verboden zone niet bereiken. Vandaar dat het fenomeen alleen opduikt als je naar de lichtste partners kijkt.<\/p>\n Extra bewijs<\/p>\n Het team vond nog een onafhankelijke aanwijzing die deze verklaring kracht bijzet. Zwarte gaten die uit een eerdere samensmelting zijn ontstaan, zouden snel moeten rondtollen; ze erven als het ware het impulsmoment van hun voorganger. Botsende zwarte gaten waarvan de zwaarste partner boven de 44 zonsmassa\u2019s zit, draaien inderdaad veel sneller dan hun lichtere tegenhangers. De massagrens waarop die omslag plaatsvindt, valt samen met de onderrand van het gat in de massaverdeling.<\/p>\n Twee totaal verschillende eigenschappen (massa en draaisnelheid) wijzen dus onafhankelijk van elkaar naar dezelfde conclusie.<\/p>\n Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief<\/a>!<\/p>\n