Sterren vangen om donkere geheimen te onthullen: ERC Consolidator Grant voor Elena Rossi
Het centrum van ons Melkwegstelsel is zo donker en opeengepakt dat het bijna onmogelijk is om te zien wat erin zit. Door de zeldzame hogesnelheidssterren te vangen die uit het centrum schieten, wil astronoom Elena Rossi de mysterieuze omgeving rond het superzware zwarte gat binnenin onthullen. Maar ze wil ook een ander mysterie oplossen. Rossi ontvangt hiervoor een ERC Consolidator Grant van 2 miljoen euro.
Het galactisch centrum
Superzware zwarte gaten, enorme hoeveelheden energie en de dichtstbevolkte sterrenstelsels in het heelal: volgens Rossi zijn galactische centra de meest fascinerende objecten in de ruimte. ‘Doordat ze zo vol zitten met stof en sterren, is het moeilijk om direct waar te nemen wat er binnenin gebeurt,’ legt ze uit. ‘Je moet creatief zijn en andere manieren vinden om aan informatie te komen.’ Rossi’s methode is daar een mooi voorbeeld van: Ze zoekt naar hogesnelheidssterren die vanuit het galactische centrum naar de veel legere galactische halo worden geslingerd. ‘Ik onderzoek wat eruit komt, om meer te weten te komen over wat er binnenin gebeurt!’
Supersnelle sterren
Hogesnelheidssterren reizen door de galactische halo met een snelheid die zo hoog is dat ze het sterrenstelsel voor altijd kunnen verlaten. Rossi: ‘Alle andere sterren in ons sterrenstelsel zijn gebonden, maar deze jongens verkrijgen op de een of andere manier een enorme hoeveelheid kinetische energie. Het mysterie is hoe ze zulke snelheden kunnen bereiken.
Wetenschappers denken dat deze sterren door zwarte gaten van verschillende groottes uit het galactisch centrum worden ‘getrapt’. ‘Zwarte gaten zijn de enige objecten die zoveel momentum kunnen overbrengen,’ legt Rossi uit. ‘Door te kijken naar de ruimtelijke verdeling en de snelheid van de hogesnelheidssterren, kan ik erachter komen hoeveel zwarte gaten er zijn in de directe nabijheid van supermassieve zwarte gaten, en hoe ze verdeeld zijn in tijd en massa. Dit zal me helpen begrijpen hoe ons galactisch centrum en vergelijke centra zijn ontstaan, en hoe sterren en zwarte gaten elkaar beïnvloeden.’
Donkere materie
Daarnaast zag Rossi dat haar sterren ook een ander mysterie kunnen oplossen: de omvang en verspreiding van donkere materie, het belangrijkste ingrediënt van de galactische halo. 'De uitgeworpen sterren zullen door de halo vliegen en hun baan zal de afdruk dragen van de tussenliggende donkere materie. Uit deze trajecten kan ik het massaprofiel van donkere materie afleiden.' Op deze manier pakt Rossi twee vragen aan die in eerste instantie niet met elkaar verbonden lijken. ‘Het is geweldig om te zien dat mijn sterren deze twee wetenschapsgebieden met elkaar verbinden.’
Het wijde net genaamd GAIA
Tot voor kort kon Rossi's experiment niet worden uitgevoerd, omdat hogesnelheidssterren zeer zeldzaam zijn en er een groot net nodig is om ze te vangen. Dit net bestaat nu echter, en wordt GAIA genoemd: een onderzoeksproject dat de meest gedetailleerde kaart van de sterren in onze halo tot nu toe bouwt. Het zal meer dan een miljard sterren bevatten.
Voor elke miljoen normale sterren is er maar één hogesnelheidsster. De uitdaging is deze zeldzame objecten in deze enorme database te vinden. Rossi: ‘Ik heb GAIA nodig, omdat ik al die één miljard sterren nodig heb om een paar duizend hogesnelheidssterren te vinden. Ik heb efficiënte methodes ontworpen om deze enorme catalogus te data-minen en er de sterren uit te pikken die ik nodig heb. '
Not-so-worst-case scenario
Rossi neemt van haar ERC twee postdocs en twee promovendi aan. ‘Ik ben er erg gelukkig mee. Met hun hulp kan ik sneller vooruitgang boeken op deze zeer opwindende zoektocht.’ Ze hoopt minstens een paar honderd hogenselheidssterren te vinden. Maar ook het worst case scenario: helemaal geen hogesnelheidssterren vinden, zou een opwindende uitkomst zijn. ‘Dat zou betekenen dat ons begrip van het galactische centrum niet klopt! Dan moeten we teruggaan en onze gatentheorie veranderen. Zouden er minder zwarte gaten van de zonnemassa zijn dan we dachten? En waarom? Er zou een hele nieuwe reeks problemen ontstaan. Dus hoe dan ook: dit project wordt heel spannend!’
Zie de volledige lijst toekenning op de website van ERC: Women gain ground in €655 million frontier research funding package.