Ondanks de barre omstandigheden rondom zwarte gaten in het midden van de Melkweg, laat nieuw onderzoek zien dat zelfs in zo'n agressieve omgeving nieuwe sterren en planeten kunnen ontstaan. De mogelijkheid hiervan wordt bevestigd door de gedetecteerde hemellichamen, die zich op slechts enkele lichtjaren van zwarte gaten bevinden.
Meer dan 10 jaar geleden ontdekt, hebben heldere en superzware sterren, waarvan het gewicht meer dan 4 miljoen keer de massa van de zon is, een hevige controverse veroorzaakt in de astronomische gemeenschap. Worden ze geabsorbeerd door zwarte gaten nadat ze zich vormen? Hoe slagen ze erin om in hun banen te blijven?
De meeste astronomen wijzen het idee af om sterren te vormen in de buurt van zwarte gaten, omdat deze laatste de omliggende ruimte aanzienlijk beschadigen, vervormen en alle voorwerpen in de buurt absorberen. Nieuwe studies van kleine sterren in het centrum van de melkweg suggereren echter het tegenovergestelde. Er werd namelijk een aanzienlijk aantal "volwassen" sterren gevormd niet ver van zwarte gaten.
"Nieuw bewijs van voortdurende stervorming in de buurt van zwarte gaten is de" spijker in de kist "van de theorie dat sterren alleen statisch op één plek worden gevormd," zei senior onderzoeker Farhad Yusuf-Zade van de Northwestern University. "Observaties, indien bevestigd, wijzen op een lage waarschijnlijkheid dat sterren kunnen migreren van andere plaatsen in de melkweg," aldus de onderzoekers. Sterren worden geboren in wolken van stof en gas. Turbulentie binnen deze wolken creëert clusters en knopen die onder hun eigen gewicht beginnen in te storten. De clusters worden verwarmd en verdicht en veranderen in protosterren. De laatste kreeg deze naam vanwege het feit dat thermonucleaire synthese van waterstof in helium nog niet was begonnen.
Protosterren zijn vaak erg moeilijk te onderscheiden. Dit object produceert nog steeds niet genoeg zichtbaar licht, als gevolg van wat er gebeurt in de kernfusie. De laatste kan op zijn beurt nog steeds worden verborgen door een gasschijf en stofophopingen eromheen.
Het was om deze reden dat Farhad Yusuf-Zade en zijn collega's, die de Very Large Array radiotelescoop in New Mexico gebruikten om de lucht te scannen, niets in de buurt van zwarte gaten vonden. Wetenschappers hebben alleen gas- en stofschijven om gaten bevestigd en geen enkele protoster.
"Je kunt zelf deze prachtige" komeetachtige "structuren zien," zei Yusuf-Zadeh in een interview met Space.com. Intense luminescentie kan worden waargenomen, zowel van eerder ontdekte sterren en clusters, en van degenen die voor het eerst werden ontdekt, zoals bijvoorbeeld sterrenhopen van de Orionnevel.
"Er blijft natuurlijk één grote vraag over, namelijk hoe sterren worden gevormd in de directe nabijheid van het zwarte gat en hoe de negatieve impact van deze reuzen in de buurt te voorkomen," merkte Yusuf-Zadeh op. "Veel wetenschappers beweren dat de vorming van een ster in de buurt van een zwart gat is uitgesloten. De natuur weerlegt deze beweringen echter. "
Astronomen zijn erachter gekomen hoe dit mysterie kan worden opgelost. In het afgelopen decennium hebben ze twee scenario's ontwikkeld, die beide worden getest op een nabijgelegen zwart gat, om het proces van stervorming te simuleren. In het eerste geval kunnen gas- en stofophopingen uiteenvallen in het sterke zwaartekrachtveld van een zwart gat en zich vormen in de schijf eromheen. Het is in deze schijf dat de jonge sterren zullen worden gevormd, en dezelfde schijven rond de sterren zullen de basis worden voor de verschijning van de planeten. Dit scenario werd voor het eerst voorgesteld in 2005 door Sergei Nyashkin, een astronoom van de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk, en was een verklaring voor de vorming van sterren met een lage massa.
Het tweede scenario bestaat uit het uitrekken van de gaswolk tot een lang smal lint, dat wordt beïnvloed door twee tegengestelde gravitatiekrachten vanuit een zwart gat, waardoor dit lint bij u in de buurt blijft. In deze band vindt de formatie plaats en het geforceerde bestaan van sterren en planeten.
Beide scenario's zijn ontworpen om de vorming van sterren te verklaren in de buurt van een zwart gat genaamd Boogschutter A.
Sommige wetenschappers haasten zich echter niet om conclusies te trekken.
"Het centrum van onze melkweg is een unieke en extreme plaats, radicaal verschillend van ons zonnestelsel", zei Jessica Lou, een astronoom aan de Astronomie van de Universiteit van Hawaï. "Daarom is het belangrijk dat astronomen niet haasten om hun conclusies te trekken."
"Gelijkaardige gasclusters, met een vergelijkbare vorm voor protosterren, werden waargenomen in het cluster naast de Orionnevel, er zijn andere plaatsen met vergelijkbare, kleine gasstolsels die niet grenzen aan zwarte gaten," waarschuwde Lu in antwoord op een vraag van Space.com.
Eerder geloofde men dat zelfs kleine sterren binnen enkele lichtjaren gevormd werden. De verrassing is het mogelijke feit van de vorming van sterren in extreem ongunstige omstandigheden gedurende vele lichtjaren in de nabijheid van zwarte gaten. In de regel breekt een schijf rond een protoster uiteen in klonters van gas en stof, die vervolgens in toekomstige planeten condenseren. Maar in de extreme omstandigheden van de buurt met een zwart gat, de effecten van sterrenwinden, gaat het 'leeuw'-deel van de massa van deze schijven verloren. Yusuf-Zadeh en zijn collega's geloven dat er, ondanks de ongunstige omgeving, voldoende hoeveelheid materiaal overblijft rond de protoster voor de vorming van planeten.
Het team van wetenschappers is van plan de Atakam high-millimeter / submillimeter rasterradiotelescoop in het noorden van Chili te gebruiken in een verdere studie van de vorming van planeten en sterren. De hoge gevoeligheid van deze telescopen helpt om een grotere ruimte te bedekken met potentiële protosterren en gasclusters.
"We beginnen nu pas echt dit gebied te verkennen," zei Yusuf-Zadeh, eraan toevoegend dat de zoektocht naar vragen over de vorming van sterren in de buurt van zwarte gaten in de toekomst zal doorgaan.
De resultaten en opmerkingen over de onderzoeken naar de vorming van sterren bij zwarte gaten worden gepubliceerd in het volgende nummer van The Astrophysical Journal Letters en zijn ook online beschikbaar.
