Natuur- en sterrenkundigen bedenken de gekste dingen bij hun poging om de kosmos beter te begrijpen. In deze rubriek elke maand een mooi voorbeeld. Ditmaal: zorgde een passerend zwart gat ervoor dat Betelgeuze ineens een stuk minder helder werd?

Gaat hij knallen? Dat vroegen sterrenkundigen zich af toen de reuzenster Betelgeuze eind 2019 ineens zo’n 60 procent minder licht gaf dan normaal. Dat zóú een voorbode kunnen zijn voor een enorme explosie, een zogenoemde supernova, die onvoorstelbaar grote hoeveelheden straling en materie het heelal inslingert. Helaas voor nieuwsgierige astronomen en gelukkig voor Betelgeuze (en eventuele bewoonde planeten in de buurt) liep het anders. In februari 2020 werd de mega-ster weer net zo helder als eerst, waardoor een aanstaande ontploffing van de agenda kon worden geschrapt.

Maar wat was dan wél de oorzaak van de Great Dimming – het ‘Grote Dimmen’ – zoals het onverwachte verschijnsel ging heten? Daar werd al gauw lustig over gespeculeerd én gepubliceerd. Onlangs deden drie Amerikaanse astronomen een nieuwe duit in het zakje. Zou een passerend zwart gat de oorzaak kunnen zijn geweest?

Lees ook:

• Betelgeuze dimde door opgeboerde stofwolk
• Verste sterrenvretend zwart gat ooit gezien
• Kan een zwart gat terugveranderen in een ster?

Dikke bult

Een mogelijke aanwijzing voor wat er met Betelgeuze aan de hand was, zijn foto’s van de ster, ten tijde van de Great Dimming gemaakt met de Very Large Telescope in Chili. Daarop is niet één helder bolletje te zien, maar een wat onregelmatigere ‘blob’ met een donker gedeelte in de rechteronderhoek. En dat, zo dachten Stuart Shapiro van de Universiteit van Illinois en collega’s, zou weleens kunnen duiden op een ander zwaar object. Dat zou dan langs Betelgeuze zijn gevlogen en aan de ster hebben getrokken, waardoor die tijdelijk minder helder leek.

Nu is een ster in wat meer detail sowieso niet één egaal verlicht schijfje. In het midden is hij op zijn helderst, aan de randen donkerder. Onder bepaalde omstandigheden kan die helderheid  nóg meer veranderen. Een ster kan bijvoorbeeld snel om zijn as tollen en daardoor afgeplat raken. Bij zo’n ster zijn de polen het helderst en de regio rond de evenaar het zwakst.

Een passerend object kan een vergelijkbaar effect hebben. Zo’n voorbijganger trekt dan met zijn zwaartekracht wat sterrenmateriaal naar zich toe, waardoor de ster daar een dikke bult krijgt. Een bult die dan wat donkerder is dan de rest van de ster. Die uitstulping is er dan verantwoordelijk voor dat de ster in zijn geheel minder helder is. Totdat de toevallige passant buiten beeld is, de bult inzakt en dat deel van het sterrenoppervlak weer net zoveel licht geeft als de rest.

Ronddolend gat

Maar kan dat ook zijn gebeurd bij Betelgeuze? Daar wijden Shapiro en collega’s in hun artikel een berekening aan. De conclusie: ja, de reuzenster zóú verduisterd kunnen zijn door een passerend object. Tenminste, als dat object zwaarder was dan Betelgeuze zelf. Maar dat beperkt de mogelijkheden wel flink. Want als Betelgeuze bezoek had gehad van een nóg ontzagwekkendere ster, hadden we dat heus wel gezien. Dus moet het iets zwaars zijn geweest dat we níét hadden kunnen zien. En dan is een ronddolend zwart gat de enige mogelijkheid.

Nu zou dat op zich best kunnen. Maar hebben we daarmee dan ook een mogelijke verklaring voor de Great Dimming beet? Niet echt. Want, zo becijferen de sterrenkundigen, zo’n zwart gat kan maar een afname in helderheid van 20 tot 30 procent verklaren, terwijl Betelgeuze zoals gezegd tot wel 60 procent zwakker werd. Bovendien werd niet elke golflengte licht die Betelgeuze uitzond – elke ‘kleur licht’, zeg maar – evenveel gedimd. Bij de ene golflengte zwakte hij meer af dan bij de andere. Had een passerend object dat afzwakken veroorzaakt, stellen de onderzoekers, dan zou je bij elke golflengte dezelfde afname in helderheid verwachten. “Dat is de meest overtuigende reden dat de Great Dimming op een andere manier zal zijn veroorzaakt”, zegt Shapiro.

Op beelden gemaakt met de Very Large Telescope in Chili is te zien dat Betelgeuze, toen hij een stuk zwakker was dan normaal, een donkere vlek had op zijn oppervlak (linksonder). Was die te wijten aan een zwart gat?

© ESO/M. Montargès et al.

Opgeboerde gaswolk

Toch noemt sterrenkundige Alex de Koter van de Universiteit van Amsterdam het wetenschappelijk artikel van Shapiro en collega’s “ontzettend leuk”. “Gewoon een mooi stukje theorie uitwerken om een wilde hypothese te testen.” Wel merkt De Koter op dat het model dat de drie sterrenkundigen gebruikten om deze close encounter te beschrijven een aantal effecten buiten beschouwing laat. “Ze kunnen met hun model bijvoorbeeld niet voorspellen of de temperatuur verandert op delen van het oppervlak. En dus negeren ze dat effect maar.” Hadden ze dat effect wél meegenomen, vervolgt hij, dan had dat misschien geleid tot een golflengteafhankelijke afname in helderheid die meer leek op wat Betelgeuze daadwerkelijk liet zien.

Shapiro onderkent dat het mogelijk is dat een van de benaderingen in hun berekening bij nadere beschouwing niet overeind blijft, en dat een passerend object dan tóch kan verklaren dat Betelgeuze zoveel zwakker werd. “Maar dat lijkt me onwaarschijnlijk.” En dus komen we terug bij verklaringen voor de Great Dimming die al eerder werden geopperd. Bijvoorbeeld de theorie die De Koter en collega’s eerder publiceerden (zie KIJK 8/2021). Daarin spuwde de ster eerst een gaswolk uit. Vervolgens werd het deel van het Betelgeuze-oppervlak ónder die gaswolk koeler. En door die lagere temperatuur veranderde de uitgestoten gaswolk in een stofwolk, die ons het zicht op de ster deels ontnam.

Of we ooit zeker zullen weten wat er gebeurde? “Mogelijk”, zegt Shapiro. “Wie weet gebeurt iets vergelijkbaars nog een keer bij Betelgeuze of een andere ster. Met nieuwe observaties en een beetje geluk krijgen we dan meer aanwijzingen in handen.”

Deze Far Out staat ook in KIJK 2/2023, via onderstaande knop te koop.

Jean-Paul Keulen is wetenschapsjournalist, gespecialiseerd in natuur- en sterrenkunde. Voor dit artikel raadpleegde hij de volgende literatuur: Hailey Aronson, Thomas Baumgarte en Stuart Shapiro: Did a close tidal encounter cause the Great Dimming of Betelgeuse?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (13 augustus 2022) | Paul Sutter: Betelgeuse’s mysterious ‘Great Dimming’ may have been triggered by a wandering black hole, Space.com (14 november 2022).