Astronomen hebben voor het eerst de dramatische dood van een ster die te dicht langs een zwaar zwart gat beweegt uitgebreid waargenomen. Ze zagen hoe de ster, ongeveer zo zwaar als de zon, voor ruwweg de helft in een zwart gat verdween.
In de openingsscène word je uitgerekt tot een spaghettisliert. Dan wordt een deel van die sliert opgegeten door een monster van een zwart gat, terwijl dat je restjes met een felle flits opboert.
Dit lugubere scenario komt niet uit een sciencefictionfilm, maar is het dramatische lot van sterren die te dicht langs een zwaar zwart gat passeren. Nu hebben astronomen dit proces voor het eerst van begin tot eind waargenomen. Deze studie levert een waardevolle dataset op voor wetenschappers die zich bezighouden met processen rondom zware zwarte gaten.
Heino Falcke fotografeerde als eerste een zwart gat: ‘Nog mooier dan ik al die tijd had verwacht’
Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie, maakte in 2019 de eerste foto van een zwart gat. Op dit moment doet hij onderzoek n ...
Kosmische boer
Wanneer een ster een zwart gat nadert, wordt het deel van de ster dat zich dichter bij het monster bevindt sterker aangetrokken door de zwaartekracht dan het deel dat zich er verder vandaan bevindt. Als het verschil in de zwaartekracht groot genoeg is, rekt dat de ster uit en valt hij uit elkaar. Een deel van de sliert wordt weggeslingerd, het duistere heelal in. Het andere deel valt naar het zwarte gat toe.
Maar voor dat deel er voorgoed in verdwijnt, blijft de sliert eerst nog een tijdje rond het zwarte gat draaien. Terwijl de sliert de schijf van gas en stof nadert die zich rond het zwarte gat bevindt, wordt het gas door botsing en wrijving met andere gasdeeltjes enorm heet. Het zwarte gat eet een deel van het gas op, en daarbij komt straling vrij in de vorm van een felle flits. Die straling duwt een schil van gas naar buiten – een soort kosmische boer.
Gedetailleerd
We weten al langer dat deze zogeheten tidal disruption events plaatsvinden. Maar het is lastig om dit proces van begin tot eind waar te nemen. Het komt niet vaak voor dat sterren op deze manier het loodje leggen. Sterren draaien normaal gesproken immers rondjes rond het centrum van een sterrenstelsel. Ze komen niet zomaar dicht in de buurt van het centrale zwarte gat. En als het dan toch een keer gebeurt, ontneemt het gordijn van stof en gas dat daarbij vrijkomt vaak ons zicht op de eerdere stadia van deze gebeurtenis.
Nu is een internationaal team van wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Birmingham erin geslaagd om het hele proces gedurende zes maanden te volgen, van begin tot eind. Hiervoor gebruikten de onderzoekers een aantal telescopen op aarde en de Swift-satelliet.
Daarmee konden ze metingen doen in meerdere delen van het elektromagnetisch spectrum: van gammastraling tot radiogolven. De waarnemingen toonden aan dat de ster ongeveer dezelfde massa had als de zon, waarvan hij grootste deel verliest tijdens het proces. Uiteindelijk raakte hij 50 procent ervan kwijt aan het zwarte gat.
Steen van Rosetta
‘Het is niet de eerste keer dat zo’n fenomeen gemeten is, maar het is nog nooit eerder zo compleet en gedetailleerd waargenomen’, zegt sterrenkundige Christiaan Brinkerink van de Radboud Universiteit Nijmegen, niet bij het onderzoek betrokken. ‘In de afgelopen jaren is de capaciteit om dit soort spektakels te zien enorm toegenomen. De onderzoekers maakten slim gebruik van de vele verschillende soorten beschikbare instrumenten. Dat heeft een complete en gedetailleerde dataset opgeleverd.’
‘Daarnaast waren de onderzoekers er op tijd bij, waardoor ze het proces van begin tot eind konden volgen’, voegt Brinkerink toe. ‘Normaal zien we de flits pas op zijn helderst, wanneer het gordijn van gas en stof alweer afkoelt en steeds dunner en transparanter wordt. Nu konden de onderzoekers echter het verloop van de helderheid vanaf het begin volgen. Zo snappen we veel beter wat we nou echt zien.’
Volgens de onderzoekers is het resultaat een soort steen van Rosetta voor deze fenomenen. Brinkerink sluit zich daarbij aan. ‘We hebben nu een waardevolle dataset om de processen die spelen rondom zware zwarte gaten beter te begrijpen. Daarnaast helpt deze studie om soortgelijke spektakels eerder op te sporen.’