Natuurkundige: schuin zwart gat

Het zwarte gat MAXI J1820 + 070, dat zich op zo’n 10.000 lichtjaar van de aarde bevindt, vormt een mysterie voor astronomen: onderzoekers hebben de rotatie-as van het zwarte gat waargenomen met verschillende telescopen op aarde en in de ruimte. Ze ontdekken dat de MAXI J1820 + 070-as niet loodrecht staat op zijn baanvlak, zoals verwacht, maar ongeveer 40 graden gekanteld is. Dit is de grootste kantelhoek die tot nu toe is waargenomen – en kan volgens de wetenschappers in het tijdschrift Science niet worden verklaard door eerdere theorieën over zwarte gaten.

MAXI J1820 + 070 is een stellair zwart gat – dat wil zeggen, het is ontstaan ​​uit een massieve ster. Toen de energievoorraad van deze ster uitgeput was, explodeerde hij in een gewelddadige supernova, waarbij het binnenste van de ster instortte in een zwart gat – MAXI J1820 + 070. Maar in de buurt van MAXI J1820 + 070 draait er nog een ster met het zwarte gat rond het gemeenschappelijke centrum van zwaartekracht. Vanwege zijn intense zwaartekracht versnippert het zwarte gat voortdurend materiaal van de partnerster, dat zich op zijn beurt ophoopt in een roterende schijf rond MAXI J1820 + 070. Een deel van dit materiaal valt van de schijf in het zwarte gat, maar een deel wordt afgebogen door de magnetische velden rond het zwarte gat en losgelaten in de ruimte, in twee parallelle stralen van zwart-gatpolen.

Guri Potanin van de Universiteit van Turku in Finland en collega’s hebben nu de positie van de roterende schijf van materie waargenomen met behulp van de Liverpool Telescope in Spanje en een telescoop aan boord van de Swift-satelliet. Dit ligt in het baanvlak waar het zwarte gat en de kleinere partnerster niet alleen om elkaar heen draaien, maar ook waar materie tussen hen in stroomt. De onderzoekers bepaalden ook de spin-as van het zwarte gat uit eerdere metingen van de gecombineerde jets van materie.

Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat de rotatie-as van een zwart gat in zo’n systeem ongeveer loodrecht op het baanvlak staat. Maar tot verbazing van Potanin en collega’s was dit niet het geval met MAXI J1820 + 070: de rotatie-as van het zwarte gat is ten minste 40 graden gekanteld tegenover de verwachte richting. Volgens de onderzoekers is dit nog niet te verklaren in het kader van de theorie van de vorming en ontwikkeling van dergelijke stellaire zwarte gaten.

Een supernova-explosie zou het opkomende zwarte gat een soort ‘kick’ kunnen geven en zo zijn rotatie-as kunnen kantelen. Maar zo’n grote kanteling zou je niet verwachten. Bovendien zou het materiaal dat uit het orbitale vlak van het binaire systeem stroomt, de kanteling van de spin-as in de loop van de tijd moeten verminderen. Daarom willen de onderzoekers nu andere stellaire zwarte gaten onderzoeken om te zien of ze daar ook grote hellingshoeken hebben gevonden.