Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Wat is de invloed van een zwart gat in het centrum van een galaxy?

Naar aanleiding van een discussie, bij deze de vraag wat de invloed is van een zwart gat in het centrum van een galaxy.

- Is het zwarte gat van zodanige invloed dat na verloop van tijd (gegeven dat er genoeg tijd is, zonder externe verstoringen) de massa in het zwarte gat wordt opgenomen?

- Wat is de "functie" van de donkere materie in dit geheel?

- Is de massa van Sagittorius A* voldoende om de melkweg bij elkaar te houden?

Graag met verwijzingen. Mocht ik het niet juist hebben, wil ik dat ook graag hebben.

Thecis
8 jaar geleden
2.2K
Cryofiel
8 jaar geleden
Waarom zou er massa in een zwart gat worden opgenomen? Ter illustratie: als de zon door een nog onbekend natuurverschijnsel ineens in een zwart gat zou veranderen, zou het hier verdraaid donker en koud worden - maar alle planeten inclusief de aarde zouden heel gewoon in hun huidige banen blijven draaien. Die zouden echt niet ineens richting het zwarte gat worden gezogen.
erotisi
8 jaar geleden
Toch lijkt me er wel een verschil tussen sagitarius en de zon als zwart gat immers: " In 2005 hebben wetenschappers met de Chandra X-Ray Observatory van de NASA signalen opgevangen in het röntgen-deel van het elektromagnetische spectrum die waarschijnlijk afkomstig waren van materie die in het zwarte gat 'verdween'. In 2012 concluderen Sera Markoff en andere astronomen dat Sgr A* per dag gemiddeld één grote planetoïde opslokt. Dit blijkt uit röntgenuitbarstingen die zijn waargenomen met onder andere de Amerikaanse röntgentelescoop Chandra. https://nl.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A
erotisi
8 jaar geleden
Gas van een nabije ster wordt naar het zwarte gat getrokken en gaat er een baan omheen beschrijven, daarbij een zogenaamde accretieschijf (aangroeischijf) vormend. Doordat de materie aan de binnenkant van de schijf sneller draait dan de lagen die er wat meer vandaan liggen, ontstaat er wrijving. Deze wrijving veroorzaakt röntgenstraling, die men kan waarnemen met een röntgentelescoop.
erotisi
8 jaar geleden
Uit onderzoek door Duitse en Amerikaanse sterrenkundigen blijkt dat er geen direct verband bestaat tussen de hoeveelheid donkere materie en de massa van het centrale zwarte gat in een sterrenstelsel.
De massa van het centrale zwarte gat wordt volledig bepaald door de omvang van de kern van het omringende stelsel (Nature, 20 januari). In de kern van bijna elk sterrenstelsel is een superzwaar zwart gat te vinden. Daarbij hebben de grootste stelsels, die ook omgeven zijn door de grootste halo's van donkere materie, de zwaarste zwarte gaten. Dat leidde tot speculatie dat er een direct verband tussen beide bestaat. Maar het lijkt er dus op dat de zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels hun omvang domweg te danken hebben aan de hoeveelheid beschikbare materie in het kerngebied van hun stelsel. Botsingen Waarschijnlijk hebben ze het merendeel van hun massa al verzameld in de tijd dat de vorming van sterrenstelsels nog in volle gang was. In die tijd vonden veel botsingen tussen stelsels plaats, waardoor het daarin aanwezige gas in beroering werd gebracht en (deels) naar het centrum van de stelsels stroomde.
erotisi
8 jaar geleden
Ik weet niet of het inmiddels achterhaald is maar dit vond ik nog: "Astronoom Mike Hawkins van het Royal Observatory in het Schotse Edinburgh, denkt dit. Hij gelooft dat wat we donkere materie noemen, in werkelijkheid bestaat uit enorme aantallen zwarte gaten die vlak na de Big Bang zijn ontstaan. De clai is controversieel. Toch gelooft Hawkins dat hij in de loop der jaren voldoende bewijs heeft verzameld om deze claim hard te maken. Als hij gelijk heeft, ziet het heelal er radicaal anders uit dan tot nu toe gedacht. Zwarte gaten komen dan namelijk veel meer voor dan tot nu toegedacht. Ze maken dan zelfs viervijfde van alle materie uit." http://www.visionair.nl/wetenschap/universum/donkere-materie-bestaat-uit-zwarte-gaten/
erotisi
8 jaar geleden
Misschien nog een hint in hoeverre het centrum krachtig genoeg is om het stelsel bij elkaar te houden: "het is de grootte van de halo van donkere materie rondom sterrenstelsels die de belangrijkste factor vormt bij de grootte van het supermassieve zwarte gat!" Maw deze halo kan het ook bij elkaar houden. Al begrijp ik het niet helemaal en kan er ook iets anders mee bedoeld zijn http://www.astroblogs.nl/2015/02/19/donkere-materie-bepaalt-de-grootte-van-een-supermassief-zwart-gat/
Cryofiel
8 jaar geleden
Dat Sagittarius A regelmatig een asteroïde opslokt, komt doordat de massa zo groot is. Was het geen zwart gat maar een ster van dezelfde massa geweest, dan had die ster dezelfde hoeveelheid asteroïden opgeslokt. Ik zie echt geen enkele reden waarom de zon nu Mercurius en de asteroïden in een baan laat bewegen, maar - wanneer de zon in een zwart gat zou veranderen - diezelfde Mercurius en diezelfde asteroïden ineens uit hun baan zou kunnen trekken.
Thecis
8 jaar geleden
@cryofiel
Het gaat er niet om dat het ineens opgenomen zou worden. Het gaat er om of we nu ook al niet in proces zitten van een inwaartse spiraal.
erotisi
8 jaar geleden
Daar is ook geen reden voor maar dat dat voor het centrum van het melkwegstelsel wél lijkt te gebeuren is natuurlijk de vraag van Thecis. Misschien door de grotere chaos in het centrum? De vraag is dan of dat daar ooit zal stabiliseren? Zoals ooit ons zonnestelsel chaotisch was en momenteel relatief stabiel is.
Thecis
8 jaar geleden
Nee,de vraag is gewoon wat de invloed is. Zijn we al tijden bezig met steeds dichter bij het centrum te komen of is het een statisch geheel en draaien we altijd op vaste afstand van het centrum?
Cryofiel
8 jaar geleden
We draaien op een vaste afstand van het centrum. Het enige dat daar verandering in kan brengen is onze interactie met de spiraalarmen van ons sterrenstelsel, waar we af en toe doorheen bewegen, en interacties met mogelijk op korte afstand passerende sterren. Al die interacties staan geheel los van de massa (zwart gat of niet) in het centrum van ons sterrenstelsel.
Thecis
8 jaar geleden
@cryofiel
Hoe weten we dat we op een vaste afstand van het centrum af zitten en niet dat we langzaam naar het centrum toe getrokken worden (over de loop van miljarden jaren)? En dat geldt dan natuurlijk ook voor andere galaxies.
Komt dat omdat als we ver weg kijken we overal dezelfde vormen zien?
Cryofiel
8 jaar geleden
Volgens mij is dat gewoon hemelmechanica. Best mogelijk dat we nu naar het centrum toe bewegen. Of ervan af. Dat gebeurt als we toevallig in een eliptische baan zitten. Als we zo'n baan hebben en we bewegen er nu naartoe, dan zal onze snelheid toenemen, zullen we een kleinste afstand bereiken, en daarna weer van het centrum af bewegen - met afnemende snelheid natuurlijk.
erotisi
8 jaar geleden
Toch is er wel een vermoeden dat de baan van de zon redelijk stabiel is: "De laatste jaren is onder astronomen het vermoeden gerezen dat er zich in de halo veel meer materie bevindt dan die van de enkele honderden bolvormige sterrenhopen. De snelheid waarmee sterren rond het centrum van de Melkweg draaien neemt niet af met de afstand, hetgeen doet vermoeden dat de massa niet grotendeels in centrale verdikking en schijf geconcentreerd is, maar min of meer gelijkelijk verspreid is over de halo, die zich dan bovendien over een veel grotere afstand zou uitstrekken dan men tot dusverre meende. Ook zou een dergelijke massaverdeling beter begrijpelijk maken dat het stelsel überhaupt stabiel is." https://nl.wikipedia.org/wiki/Melkweg_(sterrenstelsel)
WimNobel
8 jaar geleden
Cryofiel heeft gelijk dat het gewoon hemelmechanica is. Wel kun je zeggen dat wrijving met interstellaire (niet noodzakelijk donkere) materie er gemiddeld voor zorgt dat de banen naar binnen spiraliseren. En inderdaad, daarvoor maakt het niets uit of er een centraal zwart gat is of 4,3 miljoen sterren van 1 zonsmassa nabij het centrum.
Alleen vlak in de buurt van Sgr A* maakt het uit. Want we kunnen uit de beweging van sterren in de buurt opmaken dat de massa van 4,3 miljoen zonsmassa's zich in een zo klein gebied bevindt, dat dit nooit zoveel individuele sterren kunnen zijn. Bovendien zouden we het licht van die sterren dan moeten kunnen zien (althans in het infrarood; in zichtbaar licht gaat het hele gebied schuil achter een grote wolk tussen ons en het centrum in).
Hier is een filmpje waarin te zien is hoe de sterren nabij het centrum bewegen. Ik kan me voorstellen dat SO2, maar ook SO16, ooit door interstellaire materie zodanig worden afgeremd, dat ze spiraliserend in het zwarte gat terechtkomen.
http://www.astroblogs.nl/2010/12/10/hoe-s2-rustig-rondjes-draait-om-zwart-gat-sgr-a/
WimNobel
8 jaar geleden
@erotisi over Mike Hawkins: ik heb vroeger ook geleerd dat grote hoeveelheden kleine zwarte gaten een mogelijke verklaring zouden zijn voor donkere materie. Maar ik heb ook gehoord dat dit door theoretici inmiddels wordt uitgesloten. Wiki lijkt dit te bevestigen: zwarte gaten worden uit baryonische materie gemaakt en daarvan is er in het vroege heelal te weinig om de benodigde hoeveelheid zwarte gaten te maken (zie https://nl.wikipedia.org/wiki/Donkere_materie#Soorten).
Maar misschien heeft Hawkins een manier bedacht om aan deze argumentatie te ontkomen, want het artike is uit 2011 dus we mogen aannemen dat hij dit bezwaar ook kende. Onderaan de pagina waarnaar jij verwijst, staat een link naar zijn publicatie op Arxiv, dus misschien moeten we dat maar gaan lezen…
Cryofiel
8 jaar geleden
Voor zover we weten "verdampen" zwarte gaten door Hawkingstraling. Een groot gat "verdampt" extreem langzaam, hoe kleiner het gat hoe sneller het "verdampt". Heel kleine zwarte gaatjes "verdampen" heel snel. De mini-zwarte-gaatjes van Hawkins zouden binnen enkele uren tot zelfs fracties van een seconde "verdampen". Als hij dus postuleert dat ze een verklaring vormen voor donkere materie, moet hij ofwel uitleggen waarom zijn zwarte gaatjes toch niet heel snel "verdampen", ofwel hij heeft het ene onverklaarde probleem (donkere materie) vervangen door het andere onverklaarde probleem (kleine zwarte gaatjes met een extreem lange levensduur).
erotisi
8 jaar geleden
Of er ontstaan gewoon heel veel mini-zwarte-gaatjes?
WimNobel
8 jaar geleden
Het idee van mini zwarte gaatjes als verklaring voor donkere materie heb ik al in 1977 op college gehoord. Dat was dus ver voor Stephen Hawking met zijn straling kwam. En ook de opvatting dat er in het vroege heelal nooit genoeg gevormd kunnen zijn stamt al van voor die tijd. We hebben de Hawkingstraling dus helemaal niet nodig om deze verklaring voor donkere materie te falsifiëren. Niettemin meent Mike Hawkins anno 2011, dus toen alle argumenten inclusief Hawkingstraling al bekend waren, dat het wel kan en dat 80% van de materie in minigaatjes zit.
Erotisi doet de suggestie dat die minigaatjes misschien net zo snel gevormd worden als dat ze weer verdwijnen. Op zich een slimme gedachte! Bezwaar is echter dat ze dan met z'n allen een grote hoeveelheid Hawkingstraling produceren en dus helemaal niet zo zwart zijn als zwarte gaten en niet zo donker als donkere materie.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (1)

Algemeen wordt verondersteld dat zwarte gaten in de centra van de sterrenstelsels zijn ontstaan tijdens de geboorte van de sterrenstelsels en dus het gevolg van het ontstaan van sterrenstelsels zijn en niet de oorzaak van het ontstaan van sterrenstelsels.
Zwaartekracht is verantwoordelijk voor de hemelmechanica maar de rol van een zwart gat is hierin beperkt. Het zwarte gat in het centrum van onze melkweg heeft een geschatte massa van 3,7 miljoen zonnen. In de melkweg zitten ongeveer 200 miljard sterren. Als we aannemen dat het gemiddelde massa van een ster gelijk is aan dat van de zon, die tenslotte een beetje een gemiddelde ster is, dan is de bijdrage van het zwarte gat aan de totale massa van de melkweg 0,00185%, wat dus een schijntje is (waarmee ook de vraag beantwoord is of Sagittorius A* voldoende massa heeft om de zaak bij elkaar te houden, nee, het totaal houdt het totaal bij elkaar).
De aantrekkingskracht van het zwarte gat op ons zonnestelsel zorgt voor een versnelling in de richting van het centrum van de melkweg van 8,38*10^-15 m/s^2. Een achter ons langs passerende ster met dezelfde massa als de zon zou een versnelling van 4,4*10^-14 m/s^2 de andere kant op leveren. Ik vermeld dit omdat zwaartekracht weliswaar de hemelmechanica regeert maar dat men zich moet realiseren dat deze kracht afneemt met het kwadraat van de afstand en dat de afstand daarom een belangrijke parameter is.
De mechanica van een sterrenstelsel is dusdanig dat de materie rondom het centrum draait en dat in het centrum zich een zwart gat bevindt dat ervoor zorgt dat het centrum zelf min of meer leeg gepoetst wordt omdat het merendeel van de materie in het zwarte gat zal verdwijnen maar dat op voldoende afstand van het zwarte gat, en dat hoeft relatief niet eens zo ver te zijn, de zwaartekracht en de beweging van de rest van de massa in een sterrenstelsel voor een dynamisch evenwicht gaat zorgen, zoals bijvoorbeeld in ons zonnestelsel waar incidenteel een komeet, meteoor of planetoïde in de zon valt maar de planeten rustig hun baantjes blijven draaien.
Donkere materie is bedacht omdat blijkt dat de snelheid waarmee sterren zich door een sterrenstelsel bewegen te groot is. Er is onvoldoende zichtbare massa in een sterrenstelsel om sterren met de gemeten snelheid binnen te houden (ofwel de zwaartekracht van de zichtbare massa is niet sterk genoeg). Dit heeft men opgelost door donkere materie te introduceren die ook zwaartekracht werking uitoefent maar (nog) niet op een andere
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Ik schrijf "Een achter ons langs passerende ster...", maar vergeet de afstand te vermelden. Ik ben uitgegaan van 4 lichtjaar.
erotisi
8 jaar geleden
Je zegt dat het centrum niet voldoende zwaartekracht heeft om alles bij elkaar te houden. Op zich klopt dat misschien maar moet je ook niet rekening houden met de massa tussen het centrum en de ster (ic onze zon)? "Aan de hand van de relatieve bewegingen van een groot aantal sterren wordt geraamd dat onze Zon met een snelheid van ongeveer 220 (250 recent) km/s rondom het centrum van de Melkweg draait en één omwenteling voltooit in ongeveer 220 (225 recent) miljoen jaar. Hieruit kan, aan de hand van de zwaartekrachtswet van Newton, worden berekend dat de massa van het stelsel die zich binnen de baan van onze Zon bevindt ongeveer 90 miljard zonnemassa bedraagt."
WimNobel
8 jaar geleden
… op een andere maniet gedetecteerd kan worden. Uitstekend antwoord met alle relevante nuances erin verwerkt +.
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
@erotisi je hebt gelijk maar de vraag gaat over wat de invloed van het zwarte gat is. De tussenliggende massa (en meer = donkere materie) is nodig om het zaakje bij elkaar te houden. Overigens excuses door de lengte van het antwoord is het typografisch niet helemaal je dat en is inderdaad de laatste zin half weggevallen.

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500
Gekozen afbeelding