Wetenschap
Meest massieve stellaire zwarte gat in onze Melkweg gevonden
Astronomen hebben het meest massieve stellaire zwarte gat geïdentificeerd dat tot nu toe in het Melkwegstelsel is ontdekt. Dit zwarte gat werd opgemerkt in gegevens van de Gaia-missie van het European Space Agency omdat het een vreemde 'wiebelende' beweging oplegt aan de begeleidende ster die eromheen draait. Gegevens van de Very Large Telescope van de European Southern Observatory (ESO's VLT) en andere observatoria op de grond werden gebruikt om de massa van het zwarte gat te verifiëren, waardoor deze op een indrukwekkende 33 maal die van de zon ligt.
Stellaire zwarte gaten worden gevormd door de ineenstorting van massieve sterren en de eerder geïdentificeerde sterren in de Melkweg zijn gemiddeld ongeveer 10 keer zo zwaar als de zon. Zelfs het volgende meest massieve stellaire zwarte gat dat we in onze Melkweg kennen, Cygnus X-1, bereikt slechts 21 zonsmassa's, wat deze nieuwe waarneming met een massa van 33 zonsmassa uitzonderlijk maakt.
Opmerkelijk is dat dit zwarte gat zich ook extreem dicht bij ons bevindt:op slechts 2000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Aquila is het het op een na dichtstbijzijnde bekende zwarte gat bij de aarde. Het werd Gaia BH3 of kortweg BH3 genoemd en werd gevonden terwijl het team Gaia-waarnemingen aan het beoordelen was ter voorbereiding op een aanstaande vrijgave van gegevens.
‘Niemand had verwacht dat er vlakbij een zwart gat met een grote massa op de loer zou liggen, dat tot nu toe onopgemerkt was’, zegt Gaia-samenwerkingslid Pasquale Panuzzo, astronoom bij het Observatoire de Paris, onderdeel van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS). "Dit soort ontdekkingen doe je één keer in je onderzoeksleven."
Om hun ontdekking te bevestigen heeft de Gaia-samenwerking gebruik gemaakt van gegevens van observatoria op de grond, waaronder van het Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES)-instrument van ESO's VLT, gelegen in de Atacama-woestijn in Chili. Deze waarnemingen onthulden belangrijke eigenschappen van de begeleidende ster, waardoor astronomen, samen met Gaia-gegevens, de massa van BH3 nauwkeurig konden meten.
Astronomen hebben soortgelijke massieve zwarte gaten buiten onze Melkweg gevonden (met behulp van een andere detectiemethode) en hebben getheoretiseerd dat deze zouden kunnen ontstaan door de ineenstorting van sterren met zeer weinig elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium in hun chemische samenstelling. Er wordt aangenomen dat deze zogenaamde metaalarme sterren tijdens hun leven minder massa verliezen en daardoor meer materiaal overhouden om na hun dood zwarte gaten met een hoge massa te produceren. Maar bewijs dat metaalarme sterren rechtstreeks in verband brengt met zwarte gaten met een hoge massa, ontbrak tot nu toe.
Sterren in paren hebben doorgaans een vergelijkbare samenstelling, wat betekent dat de metgezel van BH3 belangrijke aanwijzingen bevat over de ster die instortte en dit uitzonderlijke zwarte gat vormde. Uit UVES-gegevens bleek dat de begeleidende ster een zeer metaalarme ster was, wat erop wijst dat de ster die instortte en BH3 vormde, ook metaalarm was, precies zoals voorspeld.
Het onderzoek, geleid door Panuzzo en getiteld "Ontdekking van een slapend zwart gat met een massa van 33 zonsmassa in de pre-release Gaia-astrometrie" is gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics .
"We hebben de uitzonderlijke stap gezet om dit artikel te publiceren op basis van voorlopige gegevens voorafgaand aan de komende publicatie van Gaia vanwege de unieke aard van de ontdekking", zegt co-auteur Elisabetta Caffau, ook lid van de Gaia-samenwerking van het CNRS Observatoire de Paris. Door de gegevens vroegtijdig beschikbaar te stellen, kunnen andere astronomen dit zwarte gat nu gaan bestuderen, zonder te wachten op de volledige publicatie van de gegevens, die op zijn vroegst eind 2025 gepland staat.
Verdere observaties van dit systeem zouden meer kunnen onthullen over zijn geschiedenis en over het zwarte gat zelf. Het GRAVITY-instrument van de VLT-interferometer van ESO kan astronomen bijvoorbeeld helpen erachter te komen of dit zwarte gat materie uit zijn omgeving aantrekt en dit opwindende object beter te begrijpen.