Een onderzoeksteam dat erom bekend staat ontdekkingen van zwarte gaten te ontkrachten, deed nu zelf een bijzondere vondst: een ‘slapend’ zwart gat. ‘Het is de eerste onomstotelijke ontdekking van zo’n object.’

Astronomen van onder meer de Universiteit van Amsterdam hebben een zwart gat ontdekt dat samen met een ster rondjes draait in de Grote Magelhaense Wolk, een naburig sterrenstelsel. Het team, geleid door astronoom Tomer Shenar, publiceerde de bevindingen vorige week in vakblad Nature Astronomy. Het betreft een zogeheten stellair zwart gat, dat ontstaat als een zware ster onder invloed van zijn eigen zwaartekracht in elkaar stort. 

In tegenstelling tot superzware zwarte gaten, die zich in de kern van sterrenstelsels bevinden, zijn er van deze ‘lichte’ varianten tot nu toe slechts een handvol ontdekt. Algemeen wordt aangenomen dat stellaire zwarte gaten, die enkele malen zwaarder zijn dan de zon, verre van zeldzaam zijn. Alleen ons eigen sterrenstelsel huisvest er al miljoenen, misschien wel miljarden, schatten astronomen. 

'Koudwaterkoraalriffen zijn de regenwouden van de oceaan'
LEES OOK
'Koudwaterkoraalriffen zijn de regenwouden van de oceaan'

Doordat ze zelf geen licht uitstralen, zijn stellaire zwarte gaten zeer lastig te vinden. Dat er ergens zo’n zwart gat is, kan alleen indirect worden afgeleid uit de interactie met andere objecten in zijn omgeving. Dat geldt bijvoorbeeld voor het kleine deel van de stellaire zwarte gaten die niet in hun eentje door het sterrenstelsel vliegen, maar een ster als metgezel hebben. Hierbij kan materie van de ster richting het zwarte gat stromen, waarbij röntgenstraling vrijkomt. Het handjevol zwarte gaten dat vooralsnog in de Melkweg is ontdekt, kwam aan het licht dankzij die straling.

Ontkrachtte gaten

Het is waarschijnlijk slechts het topje van de ijsberg. Voor elk ‘stralend’ zwart gat bestaan er naar schatting duizenden ‘slapende’ systemen, waarbij geen materie naar het zwart gat stroomt en er dus ook geen straling vrijkomt.

Hoewel dat het opsporen van stellaire zwarte gaten lastiger maakt, is het niet onmogelijk ze te vinden. Waar zo’n zwart gat wordt vergezeld door een ster, kan zijn aanwezigheid ook worden afgeleid uit de beweging van de ster.

‘Diverse onderzoeksteams claimden al op deze manier een slapend exemplaar gevonden te hebben, maar in bijna alle gevallen konden wij die claim ontkrachten’, zegt Shenar. ‘Bijvoorbeeld doordat bepaalde aannames over de ster onjuist bleken te zijn.’

Onomstotelijk

Toen zijn eigen team een veelbelovend systeem aantrof in waarnemingen van de Very Large Telescope in Chili, was Shenar aanvankelijk sceptisch. ‘Daarom besloot ik alle bekende ‘zwarte-gat-ontkrachters’ bij het onderzoek te betrekken. Zij bleken er allemaal van overtuigd te zijn dat het hier inderdaad om een slapend zwart gat gaat. Wat mij betreft is dit dan ook de eerste onomstotelijke ontdekking van zo’n object.’

Is het team niet bang dat andere onderzoekers op hun beurt deze ontdekking zullen ontkrachten? ‘Nee, ik zou het juist fijn vinden als zij zich melden’, zegt Shenar. ‘Dat is waar wetenschappelijke vooruitgang vandaan komt. Bovendien: een alternatieve verklaring zou waarschijnlijk spectaculair zijn. Uit onze berekeningen blijkt dat er zich in het systeem een object bevindt dat ongeveer negen keer zwaarder is dan de zon, maar er is geen licht te zien. Op een zwart gat na, had elk ander type object dat wij kennen zichtbaar moeten zijn. De enige andere optie is dus dat het hier om een nog nooit eerder waargenomen of totaal onbekend object gaat, zoals een ster die volledig uit donkere materie bestaat. Of – je mag niets uitsluiten – een onzichtbaar bouwwerk van een buitenaardse beschaving.’

Botsende paren

De astronoom verwacht dat de ontdekking zal standhouden en dat het systeem veel nieuwe kennis over zwarte gaten zal opleveren. Zwaartekrachtsgolfdetectoren hebben bijvoorbeeld de afgelopen jaren vele botsingen tussen stellaire zwarte gaten waargenomen. Er bestaan echter nog veel vragen over deze krachtige gebeurtenissen.

Shenar: ‘De ster die rond ‘ons’ zwart gat draait is zo zwaar dat het uiteindelijk ook tot een zwart gat ineen zal storten. Mogelijk eindigt dit systeem dus in een botsend paar zwarte gaten. Het kan daarmee nieuwe inzichten opleveren over hoe zulke paren ontstaan.’

Geen supernova

Het slapende zwarte gat heeft ook nog een andere opmerkelijke eigenschap: het lijkt te zijn ontstaan zonder dat daar een enorme explosie – een zogeheten supernova – bij kwam kijken.

‘De baan rond de ster is vrijwel cirkelvormig, terwijl zo’n ontploffing het zwarte gat normaal gesproken in een andere baan ‘trapt’. Daarmee is dit een van de directste aanwijzingen voor de steeds populairder wordende theorie dat zeer zware sterren ook zonder explosie ineen kunnen storten.’