Voor het eerst ontdekt: een eenzaam en zwervend zwart gat

sSinds mei 2022 bestaat er geen twijfel over het bestaan ​​van een superzwaar zwart gat in het centrum van ons melkwegstelsel, de Melkweg. Na jarenlang werk is een internationaal team van onderzoekers in staat geweest om met behulp van acht radiotelescopen een “foto” te maken van dit zwaartekrachtsmonster genaamd Sagittarius A*.

Onderzoekers in de “Astrophysical Journal” presenteerden bewijs van een tweede zwart gat in de Melkweg. In tegenstelling tot Sagittarius A* is het geen stilstaand zwart gat, maar een object dat met hoge snelheid door de melkweg raast.

Wetenschappers hebben nog nooit rechtstreeks een enkel zwart gat gedetecteerd dat door de interstellaire ruimte zwerft – hoewel theoretische overwegingen suggereren dat er meer dan 100 miljoen zwarte gaten in onze melkweg rondzwerven.

Misschien 80 lichtjaar van ons vandaan

Het nu ontdekte zwarte gat bevindt zich op ongeveer 5.000 lichtjaar van de aarde en bevindt zich in kareena boog De spiraalarm van onze melkweg. Op basis van deze informatie en complexe statistische berekeningen concludeerden de onderzoekers dat het dichtstbijzijnde zwarte gat bij de aarde mogelijk slechts 80 lichtjaar van ons verwijderd is. Ter vergelijking: de dichtstbijzijnde ster – na de zon – bevindt zich op iets meer dan vier lichtjaar afstand.

De eerste ontdekking van een rondzwervend zwart gat werd gedaan met metingen van Hubble Ruimtetelescoop. Met deze methode kon niet alleen de afstand van een object worden bepaald, maar ook de snelheid en massa.

Dienovereenkomstig snelt het zwarte gat met een snelheid van 160 duizend kilometer per uur door de Melkweg. Onderzoekers hebben vastgesteld dat de massa zeven keer die van de zon is. Dit zwervende zwarte gat is dus merkbaar minder massief dan Sagittarius A* in het centrum van de melkweg. Dit zwaartekrachtmonster heeft vier miljoen zonsmassa’s.

Zeven keer de massa van de zon

De relatief kleine massa van het pas ontdekte zwarte gat past goed bij de theoretische verwachtingen van astrofysici, die het bestaan ​​van zulke hemellichamen al heel lang poneerden. Er wordt gezegd dat het slechts 20 keer groter is dan onze zon en werd gevormd tijdens supernova-explosies van grotere sterren.

De kern die in een zwart gat achterblijft, wordt verondersteld te exploderen als gevolg van zwaartekracht. Omdat deze implosie niet perfect symmetrisch is, krijgt het gevormde zwarte gat een stuwkracht zodat het door de ruimte stoot, als een schot van een kanonskogel.

Lees ook

Maar hoe lokaliseert de Hubble-telescoop, die in het optische golflengtebereik werkt, een eenzaam zwart gat wanneer het helemaal geen zichtbaar licht uitstraalt en niet wordt omringd door materiaal dat detecteerbare straling uitzendt? In het geval van Sagittarius A* was het “beeld” alleen mogelijk omdat dit zwarte gat omgeven is door materie.

Fijne lensdetectie ingeschakeld

Deze zogenaamde accretieschijf wordt geleidelijk opgeslokt door het zwarte gat en daarbij flink opgewarmd. Het “beeld” van Sagittarius A* is immers een afbeelding van de straling die wordt uitgezonden vanuit de directe omgeving van het zwarte gat.

Hoewel een enkel zwart gat deze straling niet bevat, hebben onderzoekers het toch kunnen detecteren. Dit komt omdat het de omringende ruimte buigt vanwege zijn zwaartekracht. Deze kromming leidt er onder meer toe dat licht van verre sterren op weg is naar Hubble telescoop Vliegen dichtbij het onzichtbare zwarte gat wijken iets af van zijn baan.

Onderzoekers praten over het zogenaamde effect van microlensing. Ze demonstreren de nauwkeurigheid van de waargenomen afbuiging van het licht met het volgende voorbeeld: wat Hubble kon vaststellen komt overeen met de waarneming van een munt in Los Angeles met behulp van een telescoop in New York, waaruit blijkt dat de positie van de munt met twee centimeter.

Hubble werd zes jaar lang gemeten

De uitdaging van zo’n nauwkeurige meting blijkt uit het feit dat Hubble gedurende een periode van zes jaar gegevens heeft verzameld om het bestaan ​​van dit zwarte gat te bewijzen.

Meetgegevens werden geëvalueerd door twee onafhankelijke onderzoeksgroepen – enerzijds door een team van Ruimtetelescoop Wetenschapsinstituut in Baltimore onder toezicht van Kailash Sahu en aan de andere kant door geleerden van Universiteit van Californië in BerkeleyGeregisseerd door Casey Lamm.

Lees ook

De twee teams kwamen tot enigszins verschillende conclusies, vooral met betrekking tot de massa van het lichaam van de zwerver. In het geval van het Lamm-team is dit iets kleiner, wat een kleine kans laat dat het geen zwart gat maar een neutronenster zou kunnen zijn.

De verklaring is nog niet helemaal zeker

“Hoewel we geneigd zijn te zeggen dat het absoluut een zwart gat is, kunnen we niet verbergen dat er andere mogelijke verklaringen zijn”, zegt Berkeley-onderzoeker Jessica Lu.

De zoektocht naar onzichtbare zwervers in de Melkweg zal doorgaan. Met massa’s die groter zijn dan toen een dergelijk object voor het eerst werd ontdekt, zou het zeker zijn aard als een zwart gat kunnen bewijzen.

Het is echter duidelijk hoe verder onderzoek eruit zal zien. Sahu merkt op dat “er geen andere manier is om geïsoleerde zwarte gaten te detecteren dan door het effect van een microlensing te meten”.