In het centrum van de sterrenhoop bevindt zich het dichtstbijzijnde massieve zwarte gat ooit ontdekt. Dit zwart gat, met een geschatte massa van minstens 8.200 zonmassa’s, vertegenwoordigt een ontbrekende schakel in onze kennis van zwarte gaten.
Omega Centauri is een bolvormige sterrenhoop gelegen in het sterrenbeeld Centaur. Deze sterrenhoop bestaat uit zo’n tien miljoen sterren en verschijnt als een vage vlek aan de nachtelijke hemel. Door een kleine telescoop lijkt Omega Centauri misschien niet veel te verschillen van andere bolvormige sterrenhopen. Maar recent onderzoek heeft bevestigd wat astronomen al een tijdje vermoedden: Omega Centauri herbergt een centraal zwart gat.
Dichtstbijzijnde massieve zwarte gat
Onderzoekers schatten dat het zwarte gat in het centrum van de sterrenhoop een massa heeft van minstens 8.200 zonmassa’s. En dat is bijzonder. “Dit zwarte gat is ongeveer 18.000 lichtjaar van ons verwijderd,” vertelt onderzoeker Nadine Neumayer. “Hiermee is het het dichtstbijzijnde bekende voorbeeld van een massief zwart gat.”
Dit zwarte gat bevindt zich qua grootte precies tussen de kleinere stellaire zwarte gaten en de veel grotere supermassieve varianten in. En daarmee lijkt het de ‘ontbrekende schakel’ te zijn. Het bevindt zich in een tussenliggende fase van evolutie, met een aanzienlijk kleinere massa dan de typische zwarte gaten die zich in de centra van sterrenstelsels bevinden, zoals het supermassieve zwarte gat in het centrum van de Melkweg.
Verschillende massa’s
Zwarte gaten zijn er in verschillende maten. Enerzijds hebben we de stellaire zwarte gaten, met massa’s variërend van enkele zonmassa’s tot enkele tientallen zonmassa’s. Anderzijds kennen we de supermassieve zwarte gaten met massa’s van miljoenen tot miljarden zonmassa’s. Volgens ons huidige begrip van de evolutie van sterrenstelsels zouden de vroegste sterrenstelsels middelgrote zwarte gaten in hun centra moeten hebben gehad. Deze zwarte gaten zouden in de loop van de tijd zijn gegroeid door het opslokken van kleinere sterrenstelsels (zoals onze Melkweg heeft gedaan) of door samensmelting met grotere sterrenstelsels.
Moeilijk te vinden
Maar hier ligt ook gelijk het probleem: het is namelijk buitengewoon lastig om middelgrote zwarte gaten te vinden. Sterrenstelsels zoals onze Melkweg zijn al lang voorbij die tussenfase gegroeid en bevatten nu veel grotere centrale zwarte gaten. Kleine sterrenstelsels, bekend als ‘dwergsterrenstelsels’, zijn over het algemeen moeilijk waarneembaar. Dit betekent dat het met de huidige technologie heel lastig is om hun centrale gebieden, waar zich mogelijk een zwart gat ophoudt, te observeren. Hoewel er veelbelovende kandidaten zijn, zijn astronomen er tot op heden nog niet in geslaagd om zo’n middelgroot zwart gat te spotten.
Omega Centauri
Maar Omega Centauri is anders. Dat komt omdat dit object dichterbij en beter waarneembaar is dan andere vergelijkbare objecten. Bovendien lijkt de sterrenhoop te zijn ontstaan uit de kern van een klein, apart sterrenstelsel dat door de Melkweg werd ingelijfd, waardoor zijn verdere ontwikkeling stopte. Voorafgaand aan deze studie vermoedden onderzoekers al dat als Omega Centauri een zwart gat zou bevatten, de galactische kern met zijn centrale zwarte gat als het ware ‘bevroren zou zijn in de tijd’. Er zouden geen verdere samensmeltingen plaats hebben gevonden en er zou geen kans voor het zwarte gat zijn geweest om te groeien. Daardoor zou het zwarte gat zijn grootte hebben behouden en er nog steeds uitzien zoals het deed op het moment dat Omega Centauri door de Melkweg werd opgeslokt.
Zeven naalden in een hooiberg
Om deze hypothese te bevestigen, is het echter cruciaal om daadwerkelijk een zwart gat in het centrum van Omega Centauri te detecteren. Dat was tot op heden nog niet gelukt. De beweging van sterren gaf enkele aanwijzingen, maar liet ook ruimte voor twijfel. In de nieuwe studie openden de onderzoekers daarom de klopjacht op een mogelijk zwart gat in het hart van Omega Centauri. Ze creëren een uitgebreide catalogus van de sterrenbewegingen in de sterrenhoop. Ze maten de snelheden van 1,4 miljoen sterren door meer dan 500 Hubble-afbeeldingen van de cluster te bestuderen. Een hels karwei. “Het was als zoeken naar een naald in een hooiberg,” vertelt onderzoeker Maximilian Häberle. Uiteindelijk slaagde Häberle er niet alleen in om de meest uitgebreide catalogus van sterrenbewegingen in Omega Centauri tot nu toe samen te stellen, hij ontdekte ook niet één, maar zeven naalden in de hooiberg: zeven opvallende, snel bewegende sterren in een klein gebied in het centrum van Omega Centauri.
8.200 zonmassa’s
De sterren bewegen zo snel omdat er een grote, zware massa in hun buurt is. Voor een afzonderlijke ster zou het moeilijk vast te stellen zijn wat deze ‘zware massa’ precies inhoudt. De waarneming van zeven van deze sterren laat echter geen ruimte voor louter toeval. Het sluit dan ook alle andere verklaringen dan een zwart gat uit. Door deze zeven sterren te observeren, elk met hun eigen snelheid en richting, konden de onderzoekers concluderen dat er zich een zware massa bevindt in het centrum van Omega Centauri, met een massa van minstens 8.200 keer die van de zon. “Deze ontdekking beëindigt niet alleen het langdurige debat over een middelgroot zwart gat in Omega Centauri,” zegt Neumayer. “Het is ook de beste kandidaat tot nu toe voor de detectie van een middelgroot zwart gat in het algemeen.”
De onderzoekers zijn van plan om het centrum van Omega Centauri grondiger te onderzoeken, waaronder met ruimtetelescoop James Webb en in de toekomst met instrumenten zoals GRAVITY+ op ESO’s VLT en MICADO op de Extremely Large Telescope. Zij kunnen de posities van sterren namelijk nog preciezer bepalen dan de Hubble-telescoop, wat diepgaandere vragen over de natuur en het gedrag van zwarte gaten in ons universum zal helpen beantwoorden.
