zondag, februari 16, 2025
Astronomisch Nieuws

Astronomen vinden tweede ster bij zwarte gat V404 Cygni

De goed bestudeerde röntgendubbelster V404 Cygni, die een zwart gat met lage massa herbergt, maakt deel uit van een brede hiërarchische drievoudige ster met een derde begeleider die zich op tenminste 3500 Astronomische Eenheden van de binnenste dubbelster bevindt, aldus astrofysici van het MIT.

V404 Cygni.
V404 Cygni. Image credit: Burdge et al., doi: 10.1038/s41586-024-08120-6.

V404 Cygni bevindt zich op een afstand van ongeveer 7800 lichtjaar in het sterrenbeeld Zwaan – Cygnus.

Het system viel in 1938 voor het eerst op toen het in uitbarsting kwam. Ook in 1989 produceerde het een uitbarsting. Deze werd ontdekt door de Japanse röntgensatelliet Ginga en hoogenergetische instrumenten aan boord van het Russische ruimtestation Mir.

Bekend als Nova 1989 was de uitbarsting van 1989 cruciaal voor het bestuderen van zwarte gaten.

Tot die tijd kenden astronomen slechts een handvol objecten waarvan ze dachten dat het zwarte gaten konden zijn en V404 Cygni was een van de meest overtuigende zwarte gaten.

V404 Cygni staat bekend om het herbergen van een centraal zwart gat met stellaire massa dat bezig is een kleine ster te verorberen die heel dicht bij het zwarte gat spiraalt, elke 6,5 dagen – een configuratie die vergelijkbaar is met de meeste dubbelstersystemen.

Maar volgens de nieuwe studie cirkelt er een tweede ster rond het zwarte gat, hoewel op veel grotere afstand.

Astronomen denken dat de meeste zwarte gaten ontstaan door heftige explosies van sterren, maar deze ontdekking helpt om dat in twijfel te trekken. Dit systeem is superspannend voor de evolutie van zwarte gaten en het roept ook de vraag op of er meer drievoudige systemen zijn.

De onderzoekers schatten dat de derde component met een periode van 70.000 jaar om het zwarte gat V404 Cygni draait.

Dat de zwaartekracht van het zwarte gat invloed heeft op een object zo ver weg roept vragen op over de oorsprong van het zwarte gat zelf.

Zwarte gaten worden vermoedelijk gevormd door de heftige explosie van een stervende ster – een proces dat bekend staat als een supernova, waarbij een ster een enorme hoeveelheid energie en licht vrijgeeft in een laatste uitbarsting voordat hij instort tot een onzichtbaar zwart gat.

De ontdekking van het team suggereert echter dat als het nieuw waargenomen zwarte gat het resultaat was van een typische supernova, de energie die het zou hebben vrijgegeven voordat het instortte, alle losjes gebonden objecten in zijn buitengebieden zou hebben weggeschopt.

De tweede, buitenste ster zou dus niet nog steeds rond moeten hangen.

In plaats daarvan vermoeden de onderzoekers dat het zwarte gat V404 Cygni is ontstaan door een milder proces van directe ineenstorting, waarbij een ster eenvoudigweg in zichzelf stort en een zwart gat vormt zonder een laatste dramatische flits.

Zo’n zachte oorsprong zou nauwelijks losjes gebonden, verre objecten verstoren.

Omdat V404 Cygni een zeer verre ster bevat suggereert dit dat het zwarte gat van het systeem is geboren door een zachte, directe ineenstorting.

En hoewel astronomen al eeuwenlang heftigere supernovae hebben waargenomen, zou het drievoudige systeem het eerste bewijs kunnen zijn van een zwart gat dat is ontstaan uit dit zachtere proces.

Naast het geven van aanwijzingen over de oorsprong van het zwarte gat, heeft de buitenste ster ook de leeftijd van het systeem onthuld.

De astrofysici observeerden dat de buitenste ster toevallig bezig is een rode reus te worden – een fase die plaatsvindt aan het einde van het leven van een ster.

Op basis van deze stellaire overgang bepaalden ze dat de buitenste ster ongeveer 4 miljard jaar oud is.

Aangezien naburige sterren rond dezelfde tijd worden geboren concluderen de onderzoekers dat de binaire component ook 4 miljard jaar oud is.

Het is voor het eerst dat men dit heeft kunnen doen voor een oud zwart gat. Nu weet men dat V404 Cygni deel uitmaakt van een drievoudig systeem. Het zou kunnen zijn ontstaan door directe ineenstorting. Dankzij deze ontdekking weet ben dat het ongeveer 4 miljard jaar geleden is ontstaan.

De bevindingen werden deze week in Nature gepubliceerd.

Artikel: K.B. Burdge et al. The black hole low-mass X-ray binary V404 Cygni is part of a wide triple. Nature, published online October 23, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-08120-6

Eerste publicatie: 25 oktober 2024
Bron: sci-news