Bij toeval ontdekten sterrenkundigen vermoedelijk een middelzwaar zwart gat dat baantjes draait rond een superzwaar zwart gat. Dit kan astronomen helpen om te begrijpen hoe zwarte gaten groeien.
Vier maanden lang zagen astrofysicus Dheeraj Pasham, van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de VS en zijn collega’s een knipperend lichtsignaal in een sterrenstelsel op zo’n 848 miljoen lichtjaar van de aarde. Ze vermoedden dat het signaal afkomstig was van een middelzwaar zwart gat in een baan om een superzwaar zwart gat. De onderzoekers publiceerden hun bevinding in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances.
Tidal disruption event
Op 20 december 2020 detecteerde een groep telescopen verspreid over de hele wereld, de All-Sky Automated Survey for SuperNovae, een nieuw lichtsignaal in de ruimte. Het centrum van een sterrenstelsel, op 848 miljoen lichtjaar afstand van de aarde, bleek plotseling duizend keer helderder te schijnen dan normaal.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Al snel na die eerste observatie richtten Pasham en zijn team er een röntgentelescoop op. Zij denken nu dat het licht afkomstig is van de accretieschijf, een schijf van heet gas en stof rond een superzwaar zwart gat in het centrum van het sterrenstelsel. Dit zwarte gat is ongeveer vijftig miljoen keer zo zwaar als de zon.
Een object, zoals een ster, zou te dicht bij het zwarte gat zijn gekomen, waardoor het opgeslokt werd door de sterke zwaartekracht. ‘Dat leidt tot een soort van spaghettificatie van de ster’, zegt natuurkundige Béatrice Bonga van de Radboud-universiteit in Nijmegen, die niet betrokken was bij dit onderzoek. ‘De ster wordt uit elkaar getrokken, en daar komt licht bij vrij in golflengtes die je kunt waarnemen’, zegt Bonga. Sterrenkundigen noemen zo’n gebeurtenis een tidal disruption event. Dit maakte het tot dan toe donkere sterrenstelsel plots vier maanden lang zichtbaar.
Exoplaneten
De onderzoekers ontdekten nog iets bijzonders aan dit plotselinge signaal in de ruimte. Uit nader onderzoek met een röntgentelescoop bleek dat het signaal elke 8,5 dagen een beetje afnam. Het was alsof het periodiek geblokkeerd werd door een ander object.
Sterrenkundigen zien zoiets vaker gebeuren als een object om een ander object heen draait, zegt Bonga, ‘Zo worden bijvoorbeeld exoplaneten vaak ontdekt.’ Dat zijn planeten rond andere sterren dan de zon. Wanneer ze vanuit de aarde gezien voor hun ster langs schuiven, is er een korte dip in het licht van de ster.
Een planeet of ster zou echter onmogelijk het signaal van een heel sterrenstelsel kunnen blokkeren. Daarom denken Pasham en zijn collega’s dat de periodieke dip in het signaal werd veroorzaakt door een middelzwaar zwart gat. Dit zwarte gat, ongeveer honderd tot tienduizend keer zo zwaar als de zon, zou om het superzware zwarte gat draaien en daarbij steeds door de accretieschijf van het superzware zwarte gat stoten. Hierbij kan een stofwolk ontstaan die het lichtsignaal vanuit het sterrenstelsel elke 8,5 dagen blokkeert.
Middelzware zwarte gaten
Dat zwarte gaten om elkaar heen kunnen dansen is al langer bekend onder sterrenkundigen.‘Met behulp van zwaartekrachtgolven hebben we heel veel mooie voorbeelden gevonden’, zegt Bonga.
Deze bevinding is echter spannend omdat het een middelzwaar zwart gat bevat, zegt Bonga. Over dit soort zwarte gaten is nog relatief weinig bekend. We hebben bewijs van superzware zwarte gaten en van hele kleine zwarte gaten met massa’s vergelijkbaar met die van de zon, zegt Bonga, ‘Maar gek genoeg hebben we maar heel weinig observationeel bewijs voor zwarte gaten in het middelgrote regime, dus van honderd tot tienduizend zonnemassa’s groot.’
Het vinden van middelzware zwarte gaten is belangrijk voor het begrijpen van het ontstaan van superzware zwarte gaten. Er is een theorie dat superzware zwarte gaten ontstaan uit kleinere zwarte gaten die met elkaar botsen, en daardoor steeds groter worden. ‘Om die theorie te kunnen testen zou je vermoeden dat er ook zwarte gaten bestaan met een massa tussen de kleine en de supergrote in. Maar daar zien we dus, tot nu toe, nog heel weinig van’, zegt Bonga.
Pasham denkt dat er nog veel meer middelzware zwarte gaten te vinden zijn die om supergrote zwarte gaten draaien. ‘We hoeven alleen maar meer gegevens te verzamelen om ze te vinden’, zegt hij in een persbericht.
