Met bijna 70 zonnemassa’s brengt een stellair zwart gat de huidige theorieën over de formatie van de astronomische materievreters aan het wankelen.
Met hun gigantische aantrekkingskracht zuigen zwarte gaten kolossale hoeveelheden materiaal op uit hun omgeving. Zelfs licht kan er niet aan ontsnappen. Astronomen vermoeden dat we in onze Melkweg alleen al een haast ongrijpbare 100 miljard zwarte gaten hebben – sommigen ‘slechts’ driemaal zo zwaar als onze zon, andere miljarden keren zwaarder.
Stellaire zwarte gaten – die vormen in de nasleep van de spetterende laatste ademzucht van een zware ster, een supernova – zijn in ons sterrenstelsel meestal niet veel zwaarder dan twintig zonnemassa’s. Toch vonden astronomen er onlangs een die 68 keer zo zwaar is als onze zon. Als de bevindingen, die in vakblad Nature zijn gepubliceerd, kloppen, zijn de huidige ontstaanstheorieën aan herziening toe.
Lees ook:
Zwaargewicht
Het gaat om zwart gat LB-1 op pakweg 15.000 lichtjaren van de aarde. Die zagen de Chinese astronomen niet direct, maar aan de hand van de baanbewegingen van een ster die om de kolos heen draait. Met China’s LAMOST (voor Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope) speurde het team de hemel af naar sterren die rond iets onzichtbaar draaien – beïnvloedt door diens zwaartekracht.
Na de eerste, opwindende waarneming van dit astronomische paar wierpen ook spiegeltelescopen GTC op La Palma en Keck-I op Hawaï een blik op het bijzondere fenomeen. Wat ze maten, deed het enthousiasme verder oplaaien: een ster achtmaal zwaarder dan de zon die elke 79 dagen rond een zwart gat draait: een zwart gat dat bijna 70 zonnemassa’s zwaar moet zijn.
Vraagtekens
“Zwarte gaten met zo’n massa zouden volgens de theorieën van sterevolutie niet in ons sterrenstelsel moeten bestaan”, vertelt coauteur Liu Jifeng. “We dachten dat heel massieve sterren met een samenstelling typisch voor de Melkweg als ze hun einde naderen het grootste deel van hun gas kwijtraken aan krachtige stellaire winden. Daardoor zouden ze niet zoiets massiefs moeten kunnen achterlaten.”
LB-1 is pakweg tweemaal zo massief als astronomen mogelijk achtten, als de bevindingen kloppen – want dat is nog niet zeker. “Een intrigerende vondst”, vindt hoogleraar radioastronomie en astrodeeltjesfysica Heino Falcke (Radboud Universiteit). Maar helemaal overtuigd is hij niet. “Afgeleiden van massa’s van zwarte gaten, met name die gebaseerd op de gasdynamica (zoals hier, red.), kunnen onderhevig zijn aan systematische fouten die we nog niet helemaal begrijpen”, legt hij uit.
Complexe gasbeweging
Falcke is niet de enige die twijfels heeft. Ook sterrenkundigen Selma de Mink (Harvard University) en Peter Jonker (Radboud Universiteit) zijn (nog) niet over de streep. De Mink: “Ik ben bang dat nader onderzoek tot andere conclusies zal leiden. De metingen, die zijn gedaan aan schijnbare bewegingen van waterstofgas, zijn namelijk lastig. Het is moeilijk om daaruit de baan van het ongeziene object (het zwarte gat, red.) te bepalen en iets te zeggen over diens massa.”
Het kan wel om een zwart gat gaan, meent De Mink, maar niet om eentje van bijna 70 zonnemassa’s. “Dat zou nog steeds een mooie ontdekking zijn, maar wel een die binnen de huidige theorieën past. Maar ik ben zelfs nog niet overtuigd dat er echt een zwart gat zit.”
Bevestigende metingen
Ook Jonker sluit niet uit dat LB-1 niet de kolos is die de onderzoekers suggereren. “Hoewel de metingen volgens de juiste methode zijn gedaan, is een van de twee waarden lastig te interpreteren. Een fout in de metingen waaruit de massa is bepaald, is dan ook niet uit te sluiten.” Ook Jonker doelt hierbij op de berekeningen aan de gasdynamica. “De gasschijf blijkt heen en weer te bewegen met de baanperiode van het zwarte gat. De auteurs nemen aan dat deze snelheid ook de snelheid van het zwarte gat is. Dit is niet onredelijk, maar het is wel de zwakste schakel in het werk.”
Hoe men het ook wendt of keert, de werkelijke massa van LB-1 zal in de toekomst nog bevestigd moeten worden, daar is het trio het over eens. “Het belangrijkste is dat sommige mensen nu hun nek uitsteken en dat anderen kunnen proberen hun claim te bevestigen of te weerleggen”, zegt Falcke. “Het is altijd goed om te weten waar in het universum we moeten kijken om zwarte gaten te bestuderen. Ze zijn nog zeldzaam genoeg, dat elk zwart gat ons iets nieuws kan vertellen.”
Bronnen: Nature, EurekAlert!
Beeld: Yu Jingchuan/Beijing Planetarium, 2019
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!