Sterrenkundigen, onder wie onderzoekers in Nederland, hebben in ons Melkwegstelsel een zwart gat gevonden dat een straal van materie bijna recht op de aarde afvuurt. Die straal raast met driekwart van de lichtsnelheid door de ruimte. Toch hoeven we ons geen zorgen te maken, vertelt Benito Marcote, een van de auteurs van de studie, aan Scientias.nl.
Het systeem is een dubbelster met de weinig poëtische naam IRAS 18293-0941. Een hete ster en een zwart gat draaien er in iets meer dan elf dagen om elkaar heen. Het zwarte gat snoept voortdurend materiaal van zijn buur.
Niet alles verdwijnt erin. Een deel van de materie wordt aan twee kanten van het zwarte gat weggeslingerd, in twee smalle stralen. Sterrenkundigen noemen zo’n straal een jet.
Onderzoekers hebben het systeem nu in kaart gebracht. Marcote is radioastronoom bij het Joint Institute for VLBI ERIC in het Drentse Dwingeloo.
Microblazar
In verre sterrenstelsels kennen sterrenkundigen dit fenomeen al lang. Daar zitten reusachtige zwarte gaten, die miljoenen tot miljarden keren zwaarder zijn dan de zon. Ook zij vuren zulke stralen af. Wijst zo’n straal toevallig naar ons, dan lijkt het object extreem fel. Zo’n object heet een blazar.
Dat komt door de snelheid. Materie die bijna aan lichtsnelheid op je afkomt, straalt haar licht vooral naar voren uit, zoals een koplamp. Sterrenkundigen noemen dat relativistische Doppler boosting.
Rony Keppens bestudeert aan de KU Leuven plasma: gas dat zo heet is dat de atomen uiteenvallen in elektrisch geladen deeltjes. Daaruit bestaan ook zulke stralen. Keppens was niet bij het onderzoek betrokken. “De straal naar ons gericht zal helderder zijn dan degene die van ons weg wijst, omwille van een relativistische Doppler boosting”, legt hij uit.
Het nieuwe systeem is een miniatuurversie van een blazar. Het zwarte gat is ‘maar’ zo zwaar als een heel zware ster. Vandaar de naam: het is een microblazar. Astronomen voorspellen het bestaan ervan al jaren, maar niemand vond er tot nu toe een overtuigend exemplaar van.
Verstopt achter een stoffen gordijn
Nieuw is het systeem niet. De infraroodsatelliet IRAS, een project van de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Nederland, legde het in 1983 al vast. Daarna raakte het in de vergetelheid.
Waarom keken de auteurs van deze studie dan toch opnieuw? “Eigenlijk kwam het systeem naar ons toe”, zegt Marcote. “Al jaren denken we na over zoektochten met verschillende benaderingen om extreme dubbelsystemen in ons Melkwegstelsel op te sporen; systemen waarvan we vermoeden dat ze zouden kunnen bestaan, maar die nog niet ontdekt zijn.”
Het team speurde eerst naar hemelgebieden die opvallend veel energierijke straling uitzenden. Daarbinnen zochten ze naar sterren die zich achter dikke stofwolken verschuilen. “Door te kijken naar sterk verduisterde sterren, wat wijst op dichte wolken in de omgeving, sprong IRAS 18293-0941 er echt uit.”
Leuk detail: al in 1955 noteerden sterrenkundigen een klein nevelvlekje op de plek waar de weggerichte straal eindigt. Ze wisten niet wat het was. Ze catalogiseerden het als een niet nader bepaald object.
Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!
Geen sterrenstelsel op de achtergrond
Er loerde wel een valkuil. Een ster in onze Melkweg kan toevallig precies voor een verafgelegen sterrenstelsel staan. Aan de hemel lijken ze dan één object.
“Dat is ons in het verleden echt al overkomen”, vertelt Marcote. “We zagen een systeem dat op deze dubbelster leek, maar het bleek een ver sterrenstelsel te zijn dat toevallig in dezelfde kijkrichting stond als een ster in ons Melkwegstelsel.”
Dus zochten de onderzoekers de scherpst mogelijke beelden op. De Europese ruimtetelescoop Gaia leverde een uiterst precieze positie van de ster. Voor de positie van de straal gebruikten de onderzoekers een netwerk van radiotelescopen verspreid over Europa en daarbuiten. Samen werken die als één reusachtige schotel.
De twee posities vallen inderdaad samen. “Bij zo’n resolutie is de kans dat we zo’n sterrenstelsel op exact dezelfde positie als de ster zouden zien in feite nul.”
Ook het licht van de ster zelf levert bewijs. Licht van verre sterrenstelsels wordt onderweg uitgerekt door de uitdijing van het heelal. Het schuift op naar rood. Bij deze ster is daar niets van te merken.
Leestip: Kosmische ‘vuurballen’ schijnen licht op mysterie van de verdwenen gammastraling
Een deeltjesversneller in de ruimte
De tweede straal gaat de andere kant op. Zo’n honderd lichtjaar verderop knalt hij op een dichte wolk van gas en stof. Op die plek zien de onderzoekers gloeiend gas, opgewarmd stof en een felle radiovlek.
Dat de wolk net daar oplicht, verbaast Keppens niet. Waar de straal de wolk raakt, perst hij het gas samen, zoals water dat zich opstuwt voor de boeg van een snelle boot. Keppens spreekt van een boegschok. Het gas is er dichter, en dus licht het feller op.
Vlak bij die botsingsplek ontdekten onderzoekers bij een groot Chinees observatorium eerder een bron van gammastraling. Dat is de meest energierijke vorm van licht die bestaat. Waar die straling vandaan kwam, was tot nu toe onduidelijk.
Volgens de auteurs van deze studie zou deze microblazar de bron kunnen zijn. De straal versnelt protonen tot enorme snelheden. Hoe een straal dat klaarspeelt, legt Keppens uit: “De straal zelf propageert sneller dan de geluidssnelheid, en dus creëert die schokgolven waarbij lokaal weer geladen deeltjes extra kunnen versneld worden.”
Die protonen knallen in de wolk op gasdeeltjes. Bij die botsingen ontstaat de gammastraling. De energieën liggen ver boven wat de Large Hadron Collider, de gigantische deeltjesversneller van CERN in Genève, haalt.
Waarom we rustig kunnen slapen
Een zwart gat dat zijn straal op ons richt: het klinkt als slecht nieuws. Marcote stelt meteen gerust. “Het klinkt misschien alarmerend, maar er is niets om ons zorgen over te maken. Ons Melkwegstelsel is echt heel groot. Het licht van dit systeem doet er bijna 12.000 jaar over om de aarde te bereiken.”
“Er bereikt ons eigenlijk niets van zo’n systeem”, zegt hij. “Aan de hemel ziet het eruit als een gewone ster, en een vrij zwakke bovendien.”
En zelfs de straal die op de wolk inslaat, is minder spectaculair dan hij klinkt. “Zelfs bij astronomische systemen zoals dit, die deeltjes versnellen tot energieën die veel hoger liggen dan wat wij op aarde kunnen, en al slokt dit zwarte gat jaarlijks bijna een volledige aardmassa op: de energie die aankomt op de plek waar de jet de wolken raakt, is al even laag als de energie van een mug.”
“Dat is het mooie aan de ruimte”, zegt Marcote. “Je hebt enorme hoeveelheden materiaal en snelheden, maar tegelijk zijn de afstanden zo groot dat de dichtheden altijd veel lager zijn dan wat we zelfs in de meest perfecte vacuümkamers op aarde kunnen maken.”
De aarde is bovendien beschermd, zegt Keppens. De zon blaast voortdurend geladen deeltjes de ruimte in, de zonnewind. Samen met het magneetveld van de zon vormt die een grote bel rond ons zonnestelsel. Die bel buigt energierijke deeltjes uit de ruimte deels af.
“De straal zelf is een interessant fenomeen, en kan ons leren hoe plasmafysica zich manifesteert bij grotere zwarte gaten, zoals dat in het centrum van onze Melkweg, maar zal ons leven op aarde niet bedreigen, noch veranderen”, zegt hij.
Nog geen uitgemaakte zaak
Strikt genomen spreken de onderzoekers van een kandidaat-microblazar, zij het een overtuigende. Intussen hebben ze nieuwe waarnemingen binnen. “Met recentere radiowaarnemingen zien we dat de jet opmerkelijk stabiel is”, zegt Marcote. “Nu willen we begrijpen waarom dat zo is.” De zoektocht naar soortgenoten gaat ook door. “We hopen meer spectaculaire objecten te vinden die nog verborgen of sluimerend in het Melkwegstelsel liggen.”
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
