Astronomen hebben met behulp van ESO's MUSE-instrument van de Very Large Telescope in Chili een ster ontdekt in de cluster NGC 3201 die zich heel vreemd gedraagt. Het lijkt in een baan om een ​​onzichtbaar zwart gat te cirkelen met ongeveer vier keer de massa van de zon - het eerste inactieve zwarte gat met stellaire massa dat in een bolvormige sterrenhoop is gevonden en het eerste dat werd gevonden door zijn zwaartekracht rechtstreeks te detecteren. Deze belangrijke ontdekking heeft invloed op ons begrip van de vorming van deze sterrenhopen, zwarte gaten, en de oorsprong van zwaartekrachtgolfgebeurtenissen.

Bolvormige sterrenhopen zijn enorme bollen van tienduizenden sterren die om de meeste sterrenstelsels draaien. Ze behoren tot de oudst bekende sterrenstelsels in het heelal en dateren uit het begin van de groei en evolutie van sterrenstelsels. Van meer dan 150 is momenteel bekend dat ze tot de Melkweg behoren.

Een bepaalde cluster, genaamd NGC 3201 en gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Vela (The Sails), is nu bestudeerd met behulp van het MUSE-instrument van ESO's Very Large Telescope in Chili. Een internationaal team van astronomen heeft ontdekt dat een van de sterren in NGC 3201 zich heel vreemd gedraagt:hij wordt heen en weer geslingerd met snelheden van enkele honderdduizenden kilometers per uur, waarbij het patroon zich elke 167 dagen herhaalt.

Hoofdauteur Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Duitsland) was geïntrigeerd door het gedrag van de ster:"Hij draaide om iets dat volledig onzichtbaar was, die een massa had van meer dan vier keer de zon - dit kon alleen maar een zwart gat zijn! De eerste die in een bolvormige sterrenhoop werd gevonden door direct de zwaartekracht te observeren."

De relatie tussen zwarte gaten en bolhopen is een belangrijke maar mysterieuze. Vanwege hun grote massa's en grote leeftijden, Aangenomen wordt dat deze clusters een groot aantal stellaire zwarte gaten hebben voortgebracht - gecreëerd toen massieve sterren erin explodeerden en instortten gedurende de lange levensduur van de cluster.

ESO's MUSE-instrument biedt astronomen de unieke mogelijkheid om tegelijkertijd de bewegingen van duizenden verre sterren te meten. Met deze nieuwe bevinding het team heeft voor het eerst een inactief zwart gat kunnen detecteren in het hart van een bolvormige cluster - een die momenteel geen materie opslokt en niet wordt omringd door een gloeiende schijf van gas. Ze konden de massa van het zwarte gat schatten aan de hand van de bewegingen van een ster die gevangen zat in zijn enorme zwaartekracht.

Op basis van zijn waargenomen eigenschappen werd vastgesteld dat de ster ongeveer 0,8 keer de massa van onze zon was, en de massa van zijn mysterieuze tegenhanger werd berekend op ongeveer 4,36 keer de massa van de zon - vrijwel zeker een zwart gat.

Recente detecties van radio- en röntgenbronnen in bolvormige sterrenhopen, evenals de 2016 detectie van zwaartekrachtgolfsignalen geproduceerd door het samensmelten van twee stellaire zwarte gaten, suggereren dat deze relatief kleine zwarte gaten vaker voorkomen in bolvormige sterrenhopen dan eerder werd gedacht.

Giesers besluit:"Tot voor kort er werd aangenomen dat bijna alle zwarte gaten na korte tijd uit bolvormige sterrenhopen zouden verdwijnen en dat dergelijke systemen niet eens zouden mogen bestaan! Maar dit is duidelijk niet het geval - onze ontdekking is de eerste directe detectie van de zwaartekrachtseffecten van een stellair zwart gat in een bolvormige sterrenhoop. Deze bevinding helpt bij het begrijpen van de vorming van bolvormige sterrenhopen en de evolutie van zwarte gaten en binaire systemen - van vitaal belang in de context van het begrijpen van bronnen van zwaartekrachtgolven."

Dit onderzoek werd gepresenteerd in een paper getiteld "A detached stellar-mass black hole candidate in the globular cluster NGC 3201", door B. Giesers et al., om in het journaal te verschijnen Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .