Op een afstand van achtduizend lichtjaar lijken twee sterren en een zwart gat om elkaar heen te draaien. Het is voor het eerst dat astronomen een dergelijk trio waarnemen.
Zwarte gaten zijn de overblijfselen van superzware sterren die aan het eind van hun leven ineenstorten. De meeste zwarte gaten die zijn waargenomen, hebben één partner. Die draait om het zwarte gat heen, gevangen door zijn sterke zwaartekracht. Samen zwieren ze door het heelal als een kosmisch danspaar.
De afgelopen jaren hebben astronomen zwarte gaten ontdekt met verschillende soorten partners. Soms was het een gewone ster, soms een supercompacte neutronenster, en soms een ander zwart gat. Die laatste twee categorieën kwamen duidelijker in beeld dankzij de opkomst van zwaartekrachtgolfdetectoren.
‘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.
Nu schrijven astronomen in het wetenschappelijk vakblad Nature over de ontdekking van een nieuwe verrassende kosmisch configuratie. Het gezelschap bestaat uit een zwart gat dat bezig is om het gas op te slurpen van een kleine ster, die zo dicht om het zwarte gat draait dat hij in slechts 6,5 dag een rondje maakt. Tot zo ver niets geks. Er zijn vaker zwarte gaten gezien die een partnerster aan het oppeuzelen zijn. Dit specifieke duo is zelfs al jarenlang bekend onder de naam V404 Cygni.
Maar toen de astronomen uitzoomden op hun telescoopwaarnemingen, stuitten ze op een verrassing. Er bleek namelijk nog een ster mee gemoeid. Deze draait op een grote afstand om het zwarte gat heen. Hij staat op een afstand van minimaal 3500 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Deze ster doet er daarom waarschijnlijk 70.000 jaar over om zijn baan om de twee volledig af te leggen.
Hoewel de afstand groot is, lijkt deze ster toch echt bij het trio te horen en gevangen te zijn door de zwaartekracht van het zwarte gat. ‘Het is bijna zeker geen toeval’, zegt astrofysicus Kevin Burdge van de Amerikaanse technische universiteit MIT. ‘Dit moet een drievoudig systeem zijn.’
Ontstaansgeschiedenis
Deze ontdekking is verrassend omdat het idee is dat zwarte gaten ontstaan bij een explosief eind van het leven van een superzware ster. Tijdens zo’n supernova-explosie slingert de ster zijn buitenste lagen gas de ruimte in.
Stel dat het zwarte gat van dit bijzondere trio op deze manier ontstaan is in een systeem dat eerst bestond uit een superzware ster, met daaromheen draaiend twee andere sterren die op dezelfde afstanden staan als de sterren die we nu zien. Dan is de aantrekkingskracht van de zwaartekracht die de verre ster in zijn baan houdt, zwakjes. Hoe verder objecten bij elkaar vandaan staan, hoe zwakker de onderlinge zwaartekracht. Je verwacht dan dat het geweld van een supernova-explosie genoeg is om die zwaartekrachtband te doorbreken, waardoor de verre ster losraakt en eenzaam door het heelal gaat zweven.
‘Stel je voor dat je aan een vlieger trekt, en in plaats van een sterk touw, heb je een dun draadje spinrag’, zegt Burdge. ‘Als je te hard trekt, breekt die draad en ben je de vlieger kwijt. De zwakke zwaartekracht is als zo’n dun draadje. Als er iets dramatisch gebeurt, dan verlies je de buitenste ster.’
Kalm zwart gat
‘We denken dat de meeste zwarte gaten ontstaan uit gewelddadige explosies van sterren, maar deze ontdekking trekt dat in twijfel’, zegt Burdge. Dat tonen hij en zijn collega’s ook aan met computersimulaties die laten zien hoe sterren weggeslingerd worden door verschillende supernova-explosies.
De onderzoekers denken daarom dat het zwarte gat via een rustiger proces, genaamd ‘directe ineenstorting’ (direct collapse) ontstaan is. Daarbij stort een zware ster in elkaar zonder een krachtige explosie.
Volgens de onderzoekers is de ontdekking van dit kosmische trio mogelijk het eerste bewijs dat zwarte gaten op deze kalme manier kunnen ontstaan. Burdge: ‘Dit systeem is superinteressant voor het onderzoek naar de evolutie van zwarte gaten, en het roept ook de vraag op of er meer trio’s zijn.’
