Het is een ontdekking van formaat: een slapend zwart gat bij onze buren in de Grote Magelhaense Wolk. En nog wel door een team dat normaal juist zwarte gaten ontmaskert.

Deze keer dus geen ontkrachting van het bestaan van een zwart gat, maar de bevestiging ervan. Het gaat meer precies om een slapend zwart gat van stellaire massa in het op twee na dichtstbij gelegen sterrenstelsel vanaf onze Melkweg. “Voor het eerst is ons team bijeengekomen om verslag uit te brengen over de ontdekking van een zwart gat, in plaats van er eentje te ontmaskeren”, aldus onderzoeksleider Tomer Shenar in een persbericht. Opmerkelijk is ook dat de stervende ster waaruit het zwarte gat is ontstaan, verdwenen lijkt te zijn zonder een krachtige explosie.

“We hebben een speld in een hooiberg gevonden”, zegt Shenar, die met zijn team zes jaar aan waarnemingen van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) bestudeerde. Ze zijn niet de eerste die een slapend zwart gat met stellaire massa ontdekken buiten onze Melkweg. Het is wel de eerste keer dat het bestaan ervan ondubbelzinnig is vastgesteld. Het zwarte gat heeft zeker negen keer zoveel massa als onze zon en draait rond een hete, blauwe ster, die 25 keer zwaarder is dan de zon.

Instorten onder hun eigen zwaartekracht
Als zware sterren aan het eind van hun leven onder hun eigen zwaartekracht instorten, ontstaan zwarte gaten van stellaire massa. Bij een dubbelster, waarbij twee sterren om elkaar draaien, vormt zich dan een zwart gat dat om de andere ster draait. Het wordt een slapend zwart gat genoemd, omdat het weinig straling uitzendt. Dat maakt het direct ook heel moeilijk om te vinden. “Het is ongelooflijk dat we nauwelijks voorbeelden van slapende zwarte gaten kennen, terwijl astronomen denken dat ze heel veel voorkomen”, legt medeauteur Pablo Marchant van de KU Leuven uit.

Een slapend zwart gat is nog moeilijker te vinden dan een gewoon zwart gat, omdat het zo weinig straling uitzendt en geen interactie heeft met zijn omgeving. “We zijn al meer dan twee jaar op zoek naar zulke dubbelsterren met een zwart gat”, zegt medeauteur Julia Bodensteiner, onderzoeker bij ESO in Duitsland. “Ik was dan ook erg enthousiast toen ik hoorde over VFTS 243, dat naar mijn mening de meest overtuigende kandidaat tot nu toe is.”

Twijfels
Ze spreekt nog steeds over ‘kandidaat’, omdat het ongelooflijk moeilijk is om vast te stellen of het echt een slapend zwart gat is. Er zijn namelijk vele alternatieve verklaringen. “Als onderzoeker die de afgelopen jaren diverse potentiële zwarte gaten heeft ontmaskerd, was ik uiterst sceptisch over deze ontdekking”, zegt Shenar. Medeauteur Kareem El-Badry van het Center for Astrophysics van Harvard & Smithsonian in de VS, had hetzelfde. “Toen Tomer me vroeg om zijn bevindingen te controleren, had ik mijn twijfels. Maar ik kon geen plausibele verklaring voor de gegevens vinden waar geen zwart gat aan te pas kwam”, legt El-Badry uit.

De Tarantulanevel. Foto: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Wong et al., ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey

Het onderzoeksteam heeft bijna duizend zware sterren in de Tarantulanevel in de Grote Magelhaense Wolk onderzocht in de hoop er eentje te vinden waar een zwart gat omheen draait. Uiteindelijk vonden ze VFTS 243. “De ster die het zwarte gat in VFTS 243 heeft gevormd, lijkt volledig te zijn ingestort, zonder enig teken van een voorgaande explosie”, legt Shenar uit. “De laatste tijd zijn meer aanwijzingen voor dit ‘direct-collapse’-scenario ontdekt, maar ons onderzoek levert aantoonbaar een van de hardste bewijzen. Dit heeft enorme implicaties voor de oorsprong van samensmeltende zwarte gaten in het heelal.”

Zwartegatenpolitie
Zijn team staat bekend als de ‘zwartegatenpolitie’, omdat het zich normaal gesproken vooral bezighoudt met het ontkrachten van ontdekkingen van zwarte gaten door aan te tonen dat het toch om iets anders gaat. Toch hoopt het team nu dat hun ontdekking andere wetenschappers ertoe aanzet om ook op zoek te gaan naar zwarte gaten van stellaire massa die om zware sterren draaien. De verwachting is dat er duizenden zijn in ons Melkwegstelsel en in de Magelhaense Wolken. “Natuurlijk verwacht ik dat anderen onze analyse zorgvuldig bestuderen en alternatieve modellen proberen te bedenken”, besluit El-Badry. Maar tot nu toe is dat dus nog niet gelukt.

VFTS 243
Hieronder zie je een video van hoe de dubbelster VFTS 243 in de Tarantulanevel eruit zou kunnen zien. De ster en het zwarte gat zijn niet op schaal getekend: in werkelijkheid is de blauwe ster ongeveer 200.000 keer zo groot als het zwarte gat. Door de hoek van de dubbelster kunnen we vanaf de aarde niet zien hoe het zwarte gat de ster verduistert.

Grote Magelhaense Wolk
De Grote Magelhaense Wolk is een sterrenstelsel op ongeveer 170.000 lichtjaar van de Aarde. Daarmee is dit het op twee na dichtstbijzijnde sterrenstelsel vanaf onze Melkweg. Het heeft echter maar een honderdste van de massa van ons eigen sterrenstelsel. De diameter is 14.000 lichtjaar. Het is een onregelmatig sterrenstelsel dat in het centrum toch enkele balkvormige structuren heeft. Mogelijk komt de onregelmatigheid door interactie met de Melkweg en de Kleine Magelhaense Wolk (een dwergsterrenstelsel met een diameter van 7000 lichtjaar). ‘s Nachts is de Grote Magelhaense Wolk op het zuidelijk halfrond te zien als een vage wolk. Het sterrenstelsel is voor het eerst waargenomen in het jaar 964. Maar pas in 1519 maakte Ferdinand Magellaan in de westerse wereld melding van het bestaan van de wolk.

De Lokale groep
De Grote Magelhaense Wolk is het op drie na grootste sterrenstelsel in de Lokale Groep. Dit is een groep van meer dan veertig sterrenstelsels. De diameter is ongeveer 10 miljoen lichtjaar. De twee grootste sterrenstelsels zijn de Andromedanevel en daarna onze eigen Melkweg. Dit zijn spiraalvormige sterrenstelsels, terwijl de Grote Magelhaense Wolk een wolkvormige structuur heeft.

De Tarantulanevel is een extreem felle nevel die deel uitmaakt van de Grote Magelhaense Wolk. Hij heeft een massa van ongeveer 450.000 keer onze zon en ligt op ongeveer 179.000 lichtjaar van de aarde. Het is een emissienevel in het sterrenbeeld goudvis, die bestaat uit een wervelende wolk kosmisch gas. De kern wordt gevormd door een paar van de helderste en massiefste sterren ooit waargenomen.