Zwarte gaten behoren tot de meest ongrijpbare objecten in het universum, maar onderzoek van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) suggereert dat de overblijfselen van uitgebrande sterren de sleutel zouden kunnen zijn tot het maken van de eerste waarneming van de meest ongrijpbare klasse van zwarte gaten.

Het onderzoek onderzocht of een slapende witte dwergster - soms ook wel een "zombiester" genoemd - opnieuw zou kunnen ontsteken als hij een dichte ontmoeting zou hebben met een middelgroot zwart gat. Hoewel er gegevens bestaan ​​om het bestaan ​​van superzware zwarte gaten te bevestigen, er zijn geen bevestigde waarnemingen van zwarte gaten in de tussenklasse, die in grootte variëren van 100 tot 100, 000 zonsmassa's. Deze tussenklas, het onderzoeksteam stelde, zou precies de juiste hoeveelheid zwaartekracht kunnen bieden om een ​​witte dwerg weer tot leven te wekken voordat hij uit elkaar wordt gescheurd.

Het team voerde supercomputersimulaties uit van tientallen verschillende scenario's voor nauwe ontmoetingen om deze theorie te testen. Ze ontdekten niet alleen dat een hechte ontmoeting de eens dode ster opnieuw zou doen ontbranden, maar ze zagen bewijs dat het proces aanzienlijke elektromagnetische en zwaartekrachtgolfenergieën zou kunnen creëren die zichtbaar zouden kunnen zijn door detectoren in een bijna-baan om de aarde. Het onderzoek is gepubliceerd in het septembernummer van de Astrofysisch tijdschrift .

"Het was opwindend om te zien dat de zombiester opnieuw ontvlamde in elk van de close-ontmoetingsscenario's waar we naar keken, " zei LLNL-natuurkundige Peter Anninos, hoofdauteur op het papier. "Maar wat echt tot mijn verbeelding sprak, was het idee dat deze energetische gebeurtenissen zichtbaar zouden kunnen zijn. Als de sterren op één lijn liggen, bij wijze van spreken, een zombiester zou kunnen dienen als een baken voor een nooit eerder ontdekte klasse zwarte gaten."

De simulaties toonden aan dat de stellaire materie samensmolt tot verschillende hoeveelheden calcium en ijzer, afhankelijk van hoe dicht de ster het zwarte gat passeerde. Hoe dichter de pas, hoe efficiënter de nucleosynthese, en hoe groter de ijzerproductie. Alles verteld, het onderzoek suggereert dat een "optimale" ontmoeting van dichtbij tot 60 procent van de stellaire materie tot ijzer zou kunnen samensmelten. Deze piekmassaconversie vond plaats met een witte dwerg die op een afstand van twee of drie straal van een zwart gat passeerde.

"De rekverschijnselen kunnen erg ingewikkeld zijn, " zei LLNL-natuurkundige Rob Hoffman, co-auteur op het papier. "Stel je een bolvormige ster voor die een zwart gat nadert. Als hij het zwarte gat nadert, getijdekrachten beginnen de ster samen te drukken in een richting loodrecht op het baanvlak, het opnieuw aanwakkeren. Maar binnen het baanvlak, deze zwaartekrachten rekken de ster uit en scheuren hem uit elkaar. Het is een concurrerend effect."

Voorafgaand onderzoek heeft getijdenkrachten op witte dwergsterren gesimuleerd, maar de berekeningen in deze studie zijn de eerste volledig relativistische simulaties die nucleosynthese modelleren in opnieuw ontstekende witte dwergsterren. Het zijn ook de simulaties met de hoogste resolutie tot nu toe van nucleosynthese in de kern van een getijde verstoorde witte dwergster, waar de sterkste reacties optreden.

"Dit hele project is mogelijk gemaakt door onze zomerstudenten en postdocs, "Zei Anninos. "Het draait allemaal om het opleiden van de volgende generatie natuurkundigen, en dit soort projecten geeft vroege onderzoekers de kans om hun vleugels uit te slaan en een aantal zware simulaties uit te voeren."