De ontdekking van een “stil” zwart gat buiten de Melkweg

zwart – Astronomen hebben een vreemd zwart gat ontdekt in een naburig sterrenstelsel naast de Melkweg. Het bijzondere eraan: het zwarte gat in de Grote Magelhaense Wolk is “stil” – het openbaart zich niet door straling, maar alleen door zijn eigen zwaartekracht.

Volgens de onderzoekers wordt dit de eerste detectie van een stil zwart gat buiten de Melkweg. Bovendien is dit stellaire zwarte gat blijkbaar gecreëerd door een “directe ineenstorting”, dat wil zeggen zonder een begeleidende supernova-explosie, volgens wetenschappers in het tijdschrift “Nature Astronomy”.

“Stellaire zwarte gaten zijn de overblijfselen van oorspronkelijk grote sterren met een massa van meer dan 15 keer de massa van onze zon”, legt teamleider Tomer Schnarer van de Universiteit van Leuven in België uit. Wanneer zo’n ster de voorraad kernenergie opgebruikt, stort hij onder invloed van zijn eigen zwaartekracht in tot een zwart gat. Deze catastrofe gaat meestal gepaard met een supernova-explosie, waarbij wat stellair materiaal in de ruimte vrijkomt.

Miljarden stellaire zwarte gaten worden vermoed

Astronomen geloven dat er miljarden van deze stellaire zwarte gaten in de Melkweg en nabijgelegen naburige sterrenstelsels, de ‘Local Group’, zijn. In werkelijkheid zijn er echter maar een paar bekend – dat wil zeggen degenen die een dubbelsysteem vormen met een andere ster. Zwarte gaten zuigen met hun sterke aantrekkingskracht vaak materiaal op van hun partnerster. Voordat dit gas in het zwarte gat valt, warmt het op en zendt het vervolgens straling uit in het hoogenergetische röntgenbereik – waardoor de aanwezigheid van het zwarte gat wordt onthuld.

Sterker nog, er zouden ook veel stille zwarte gaten moeten zijn die niet in botsing komen met materie. Shunar en collega’s richtten zich met behulp van de Very Large Telescope van ESO’s European Southern Observatory in Chili op bijna duizend massieve sterren in de Tarantulanevel-regio van de Grote Magelhaense Wolk om naar zulke stille zwarte gaten te zoeken.

Het team kreeg eindelijk het goud in handen: ze vonden een periodieke, veelbetekenende beweging rond de hete blauwe ster VFTS 243. De ster, die een massa heeft die 24 keer groter is dan de zon, lijkt een nauw binair systeem te vormen met een ander lichaam van ten minste negen zonsmassa’s. De twee lichamen draaien elke 10,4 dagen om elkaar heen.

Er is geen veelbetekenende straling gevonden

Het tweede object zelf blijft volledig onzichtbaar. De onderzoekers zochten naar straling van een andere ster in het licht van VFTS 243 – tevergeefs. “Uit de massa van het onzichtbare object volgt dat het een zwart gat moet zijn”, zeggen Shnar en collega’s. En dit zwarte gat is ook stil en zendt ook geen röntgenstraling uit. Dit zou het voor het eerst mogelijk hebben gemaakt om zo’n zwart gat buiten de Melkweg te detecteren – een belangrijke stap om te schatten hoeveel dergelijke objecten er zijn.

Maar de duistere metgezel van VFTS 243 had nog een verrassing in petto: de banen van het binaire systeem lijken bijna cirkelvormig te zijn. Wanneer zich echter een stellair zwart gat vormt, wanneer een instortende ster zijn buitenste schil de ruimte in werpt, gebeurt dit niet symmetrisch. Dit geeft het zwarte gat een boost – en brengt het in een zeer elliptische baan. In extreme gevallen kan een zwart gat zelfs uit een binair getal exploderen.

De verrassend cirkelvormige baan geeft aan dat het zwarte gat van VFTS 243 gevormd is zonder een supernova-explosie. “De laatste tijd zijn er verwijzingen naar zo’n direct instortingsscenario”, legt Schnarer uit. “Maar onze studie biedt waarschijnlijk een van de meest directe aanwijzingen hiervoor tot nu toe.”