Meer sterren in een sterrenstels, dan de massa van het centrale zwarte gat?

[v480]

Er zijn meer dan 100 miljard sterren in een sterrenstels, maar het zwarte gat in het centrum is vaak miljoenen zonnen massa's zwaar. Hoe kunnen dan al die sterren om het centrum draaien als het zwarte gat minder zwaar is  dan de totaal aantal sterren in het stelsel? Ik snap dat alle planeten om de zon draaien, omdat de zon vele malen zwaarder is dan alle planeten. Maar bij een sterrenstelsel is dat anders 

[Michel Uphoff]

Dat is een goede vraag, en als ik je zeg dat de planeten niet om de Zon draaien denk je misschien dat het niet helemaal goed zit in mijn hoofd. 
 
De planeten draaien niet echt om de Zon, maar de Zon en de planeten draaien om hun gemeenschappelijk massacentrum, hier kleine animaties gezien van de bovenzijde en de zijkant:
 

Exoplaneten (9) 889 keer bekeken

Exoplaneten (9a) 889 keer bekeken

 
Zoals je ziet draaien beide hemellichamen. Hoe zwaarder een van de twee is, hoe minder je dat ziet. De Zon is zoveel zwaarder dan de planeten, dat zij in het centrum lijkt te staan, maar in feite draait de Zon ook om dat centrum dat net buiten haar oppervlak ligt. De Zon 'wiebelt' dus.
 
Als je twee sterren hebt die exact even zwaar zijn, dan krijg je dit als ze om elkaar heen draaien:
 
[sharedmedia=core:attachments:13981]
 
Zie je dat er helemaal niets in het centrum aanwezig hoeft te zijn? Zo zit het in een melkwegstelsel ook. Alle sterren daarin draaien om hun gemeenschappelijk massacentrum. Dat er zich daar in vrijwel alle sterrenstelsels een groot centraal zwart gat bevindt is een feit, maar dat black hole is voor een stabiele omloopbaan van de sterren dus niet noodzakelijk.
 
Dat gemeenschappelijk massacentrum kan je thuis ook vinden met een proefje: Prik aan een stok een meloen en aan de andere kant een appel. Zoek nu uit waar het punt op de stok ligt waar beiden in evenwicht zijn zodat de stok horizontaal op jouw vinger balanceert (dat is vlak bij de meloen). Je zou aan dat centrum een touwtje kunnen binden en dan draaien meloen en appel precies zo als de Zon en een zware planeet. Prik je aan weerzijden een appel, dan komt dat touwtje mooi in het midden van de stok.
 
Hetzelfde gaat dus op voor de Melkweg. Zolang er zich in alle t.o.v. het centrum tegenover elkaar gelegen delen ongeveer evenveel sterren bevinden (wat het geval is), mag het gemeenschappelijk massacentrum helemaal leeg zijn en draaien alle sterren rond dat punt waar zich niet per se iets hoeft te bevinden.
 
Zo wat duidelijker?

[Bladerunner]

Dit is misschien een te simpele voorstelling van zaken.
 
Sterren die dicht bij elkaar staan (een aantal A.E.) draaien in soms enkele dagen rond een gemeenschappelijk zwaartepunt dat zich dus in de leegte bevindt, maar in een sterrenstelsel met veel grotere afstanden (25.000 lichtjaar b.v.) draaien de sterren rond het punt waar de meeste massa is en dat is uiteraard het centrum. Dat centrum bestaat uit een ongewoon hoge concentratie van sterren per kubieke parsec plus dat de gemiddelde massa van de individuele sterren daar ook hoger is.
 
Het blijkt dat in een straal van 25 kpc (25 kiloparsec = 81500 lichtjaar) de schijf van ons sterrenstelsel een massa heeft van 2,3 x 10¹¹ zon massa's. En het centrum in een gebied van minder dan 1 kpc (3260 lichtjaar) heeft een massa van 1,7 x 10¹⁰. Dat is inclusief het zwarte gat. Verreweg het grootste deel van de massa van in dit geval de Melkweg bevindt zich dus in het centrum. Als gevolg van deze massaverdeling die van de rand af naar het centrum een steeds steilere gradiënt krijgt werkt dat centrum voor sterren die verder naar de rand van het stelsel zitten op ongeveer de zelfde wijze als de zon dat doet voor de planeten. Onze zon bevat haast 100% van de totale massa van ons zonnestelsel en het zelfde geldt voor het centrum van de Melkweg.
 
We weten inmiddels dat sterren in de Melkweg verschillende omloop periodes hebben die niet sterk afhankelijk zijn van hun afstand tot de kern. Dus een bepaalde ster kan b.v. een kortere of langere periode hebben dan een andere ster terwijl ze beiden even ver van de kern staan. Er kan in dit geval dus geen sprake zijn van een gemeenschappelijk zwaartepunt zoals bij nauwe dubbelsterren het geval is.
Daarvoor zijn de zwaartekrachtvelden in het centrum te complex.

[Michel Uphoff]

simpele voorstelling van zaken

 

Ja, dat is het. Maar dat doet aan het natuurkundig principe niets af.
 
TS heeft kennelijk het idee dat er alleen omloopbanen rond een voldoende zware centrale massa mogelijk zijn, wat niet het geval is. Hopelijk heeft hij zo wat meer inzicht in het principe gekregen.

 

periodes hebben die niet sterk afhankelijk zijn van hun afstand tot de kern

 

Dat heeft met de veronderstelde donkere materie te maken, en dat voert voor deze vraag veel te ver. Het natuurkundig principe blijft overigens ook dan staan.