De Hubble-ruimtetelescoop heeft de meest overtuigende waarneming van een middelgroot zwart gat tot nu toe gedaan. Deze middenklasse van zwarte gaten is mogelijk een belangrijke schakel tussen de superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels en de ‘kleine’ zwarte gaten die ontstaan uit een enkele ster.

Stellaire zwarte gaten, die ontstaan wanneer een zware ster aan het eind van zijn leven in elkaar stort, zijn hooguit enkele tientallen zonsmassa’s. Superzware zwarte gaten zijn minstens honderdduizend keer zo zwaar als de zon, maar de massa daarvan kan oplopen tot miljarden zonsmassa’s.

Gemurmel in de ruimte
LEES OOK
Gemurmel in de ruimte

Observaties van middelgrote zwarte gaten, met een massa van honderden tot honderdduizend keer die van de zon, zijn extreem zeldzaam. Er zijn tot nu slechts enkele kandidaten gevonden. Dat komt mogelijk doordat deze zwarte gaten niet in de juiste omgeving zitten om materiaal op te zuigen en zo meetbare röntgenstraling uit te zenden. De enige kans om een middelgroot zwart gat te vinden, is door het op heterdaad te betrappen op het zeldzame moment dat het een ster aan het opschrokken is.

De ontbrekende schakel

Dat lijkt sterrenkundigen nu gelukt. Ze hebben zeer waarschijnlijk een middelgroot zwart gat gevonden van ruim 50.000 keer de massa van de zon. Het bevindt zich op zo’n 800 miljoen lichtjaar afstand in een dichte, compacte groep sterren.

‘We vonden dit zwarte gat door honderdduizenden metingen van de ruimtetelescoop XMM-Newton te bekijken’, mailt Dacheng Lin van de University of New Hampshire. ‘We waren op zoek naar allerlei bijzondere bronnen, waaronder mogelijke middelgrote zwarte gaten. Toen vonden we deze opvallende röntgenbron.’

Om beter te begrijpen wat er aan de hand was, richtten de sterrenkundigen de Hubble-ruimtetelescoop erop. Uit deze vervolgmetingen bleek dat de röntgenstraling afkomstig is uit een compacte sterrenhoop aan de rand van een ander sterrenstelsel – precies de plek waar sterrenkundigen middelgrote zwarte gaten verwachten.

Dit beeld van de Hubble-ruimtetelescoop identificeerde de locatie van een middelgroot zwart gat, dat ruim 50.000 keer de massa van de zon heeft – veel kleiner is dan de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. Het zwarte gat, genaamd 3XMM J215022.4-055108, wordt aangegeven door de witte cirkel. Bron: NASA, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire)

‘Middelgrote zwarte gaten kunnen de ‘ontbrekende schakel’ zijn in het ontstaan van superzware zwarte gaten’, vertelt Lin. Hoe deze giganten precies ontstaan, is namelijk nog onduidelijk.

De meest eenvoudige theorie is dat superzware zwarte gaten vormen door het samensmelten en groeien van kleinere zwarte gaten. Maar dit proces is niet snel genoeg om de aanwezigheid van superzware zwarte gaten in het vroege heelal te verklaren.

Een andere theorie stelt dat middelgrote zwarte gaten snel gevormd zijn in sterrenhopen. De grootste en zwaarste sterren zouden in dergelijke groepen naar het midden zakken, waar ze op elkaar botsen, samensmelten en ineenstorten tot middelgrote zwarte gaten. Deze theorie past goed bij het nieuw ontdekte zwarte gat, dat inderdaad in een sterrenhoop huist.

Meer middelmaat

De niet betrokken sterrenkundige Thibaut Paumard van het Observatoire de Paris noemt het onderzoek ‘overtuigend en consistent’. ‘Het is nog mogelijk dat er een andere verklaring is voor de röntgenstraling. Maar in combinatie met de vervolgmetingen van Hubble lijkt een middelgroot zwart gat inderdaad het meest waarschijnlijk’, mailt hij.

‘Dat we dit middelgrote zwarte gat gevonden hebben, duidt erop dat er nog veel meer moeten zijn’, zegt Lin. Hij is dan ook van plan de speurtocht naar meer mysterieuze middelgrote zwarte gaten voort te zetten.

Special Raadsels uit het heelal
LEESTIP. New Scientist heeft een special gewijd aan de mooiste verhalen over grote kosmische vraagstukken. Bekijk in onze webshop!