Wetenschappers vinden een exotisch zwart gat dat beschouwd wordt als een "naald in een hooiberg

Astronomen hebben in een sterrenstelsel dat aan onze Melkweg grenst, wat zij een kosmische "naald in een hooiberg" noemen, gespot - een zwart gat dat niet alleen als slapend geclassificeerd is, maar dat ook nog eens geboren schijnt te zijn zonder de explosie van een stervende ster.

Onderzoekers zeiden maandag dat dit zwarte gat verschilt van alle andere bekende zwarte gaten omdat het "röntgenstil" is - het zendt geen krachtige röntgenstraling uit die erop wijst dat het nabije materie opslokt met zijn sterke zwaartekracht - en dat het niet geboren is uit een stellaire explosie, een supernova genaamd.

Zwarte gaten zijn buitengewoon dichte objecten met een zwaartekracht zo intens dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen.

Dit zwarte gat, met een massa die minstens negen keer groter is dan die van onze zon, werd ontdekt in het gebied van de Tarantulanevel van het Melkwegstelsel van de Grote Magelhaense Wolk, en bevindt zich op ongeveer 160.000 lichtjaar van de aarde. Een lichtjaar is de afstand die het licht in een jaar aflegt, 5,9 triljoen mijl (9,5 triljoen km).

Een extreem lichtgevende en hete blauwe ster met een massa van ongeveer 25 maal die van de zon draait met dit zwarte gat in een stellair huwelijk. Dit zogenaamde dubbelstersysteem krijgt de naam VFTS 243. De onderzoekers denken dat de begeleidende ster uiteindelijk ook een zwart gat zal worden en met de andere ster zou kunnen samensmelten.

Slapende zwarte gaten, waarvan men denkt dat zij betrekkelijk vaak voorkomen, zijn moeilijk op te sporen omdat zij zeer weinig met hun omgeving interageren. Tal van eerdere voorgestelde kandidaten zijn met verder onderzoek ontkracht, ook door leden van het team dat dit exemplaar heeft ontdekt.

"De uitdaging is om die objecten te vinden," zei Tomer Shenar, een onderzoeker in de sterrenkunde aan de Universiteit van Amsterdam, hoofdauteur van de studie die in het tijdschrift Nature Astronomy https://www.nature.com/articles/s41550-022-01730-y is gepubliceerd. "Wij hebben een naald in een hooiberg geïdentificeerd".

"Het is het eerste object van zijn soort dat ontdekt is nadat astronomen tientallen jaren gezocht hebben," zei astronoom en co-auteur van de studie Kareem El-Badry van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

De onderzoekers maakten gebruik van zes jaar waarnemingen van de in Chili gevestigde Very Large Telescope van de European Southern Observatory.

Er zijn verschillende categorieën van zwarte gaten. De kleinste, zoals het pas ontdekte, zijn zogenaamde stellaire-massa zwarte gaten die gevormd worden door de ineenstorting van massieve afzonderlijke sterren aan het einde van hun levenscyclus. Er zijn ook zwarte gaten van gemiddelde massa, en de enorme superzware zwarte gaten die in het centrum van de meeste sterrenstelsels voorkomen.

"Zwarte gaten zijn intrinsiek donkere voorwerpen. Zij zenden geen licht uit. Daarom kijken wij, om een zwart gat te detecteren, gewoonlijk naar binaire stelsels waarin wij één lichtgevende ster zien bewegen rond een tweede, niet-detecteerbaar object," zei studie co-auteur Julia Bodensteiner, een postdoctoraal onderzoeker aan de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in München.

Gewoonlijk wordt aangenomen dat de ineenstorting van zware sterren tot zwarte gaten gepaard gaat met een krachtige supernova-explosie. In dit geval heeft een ster die misschien 20 keer zo zwaar is als onze zon, in zijn doodsstrijd een deel van zijn materie de ruimte in geblazen, en is daarna zonder explosie in elkaar gestort.

De vorm van zijn baan met zijn begeleider levert het bewijs voor het ontbreken van een explosie.

"De baan van het stelsel is bijna perfect cirkelvormig," zei Shenar.

Als er een supernova was geweest, zou de kracht van de ontploffing het nieuw gevormde zwarte gat in een willekeurige richting hebben getrapt en een elliptische in plaats van cirkelvormige baan hebben opgeleverd, voegde Shenar eraan toe.

Zwarte gaten kunnen genadeloos vraatzuchtig zijn, en alle materiaal - gas, stof en sterren - opslokken dat binnen hun zwaartekrachtsveld dwaalt.

"Zwarte gaten kunnen alleen genadeloos vraatzuchtig zijn als er iets dicht genoeg bij hen is dat zij kunnen verslinden. Gewoonlijk detecteren wij ze als zij materiaal van een begeleidende ster ontvangen, een proces dat wij accretie noemen," zei Bodensteiner.

Shenar voegde eraan toe: "In zogenaamde slapende zwarte gatensystemen is de metgezel ver genoeg weg dat het materiaal zich niet rond het zwarte gat ophoopt om te verhitten en röntgenstralen uit te zenden. In plaats daarvan wordt het onmiddellijk opgeslokt door het zwarte gat."