Astronomisch Nieuws

Gaia heeft zijn tweede zwarte gat gevonden

Het nieuw gevonden, slapende zwarte gat, genaamd Gaia BH2, heeft een massa van 8,9 zonsmassa. Gaia BH2 is ongeveer 3800 lichtjaar van de Aarde verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Centaurus.

De positie van Gaia BH2 en Gaia BH1 in ons sterrenstelsel.
De positie van Gaia BH2 en Gaia BH1 in ons sterrenstelsel. Deze kaart van ons sterrenstelsel is ook door de Gaia-missie gemaakt. Credit: ESA / Gaia / DPAC / CC BY-SA 3.0 IGO.

Dit zwarte gat werd, evenals Gaia BH1, gevonden door de beweging van zijn begeleidende ster te bestuderen.

Een vreemde “wiebel” in de beweging van de sterren aan de hemel wees erop dat ze rond een zeer massief object draaien. Andere verklaringen voor deze massieve begeleiders, zoals dubbelstersystemen, werd uitgesloten omdat zij geen licht lijken uit te zenden.

De afstand van de sterren tot het zwarte gat en de banen van de sterren eromheen zijn veel groter dan bij andere bekende binaire systemen van zwarte gaten en sterren. Die paren van sterren en zwarte gaten die dichter bij elkaar staan, röntgen-binaire systemen genoemd, zijn meestal erg helder in röntgen- en radiolicht en dus gemakkelijker te vinden.

Maar de nieuwe ontdekkingen suggereren dat zwarte gaten in bredere binaire systemen vaker voorkomen.

“Wat deze nieuwe groep zwarte gaten onderscheidt van degenen die we al kenden, is hun grote afstand tot hun begeleidende sterren”, aldus Dr. Kareem El-Badry, een astronoom aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en het Max-Planck Institute voor Astronomie. “Deze zwarte gaten hebben waarschijnlijk een heel andere ontstaansgeschiedenis dan röntgen-binaire systemen.”

Gaia BH2 en Gaia BH1 werden gevonden met behulp van gegevens van de Gaia-missie van de ESA. De nauwkeurigheid van de Gaia-data was essentieel voor deze ontdekking. De zwarte gaten werden gevonden door een minuscule wiebeling van de begeleidende ster waar te nemen terwijl hij er omheen draait. Geen enkel ander instrument is tot dergelijke metingen in staat.

Gaia leverde nauwkeurige metingen van de beweging in drie richtingen, maar om preciezer te begrijpen hoe de sterren zich van ons af en naar ons toe bewogen, waren aanvullende radiale snelheidsmetingen nodig.

Deze radiale snelheidsmetingen werden gedaan door sterrenwachten op Aarde en deze gaven de laatste aanwijzing om te concluderen dat de astronomen zwarte gaten hadden gevonden.

Zwarte gaten zijn vaak helemaal niet zichtbaar. Als er materiaal op valt kunnen ze licht uitzenden in radio en röntgen.

Voor Gaia BH2 zochten de Chandra röntgentelescoop van de NASA en de Zuid-Afrikaanse MeerKAT-radiotelescoop naar dit licht, maar ze konden geen signaal vinden.

“Ook al werd er niets gedetecteerd, is deze informatie ongelooflijk waardevol omdat het ons veel vertelt over de omgeving rond een zwart gat,” zei Dr. Yvette Cendes, een astronoom aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Er komen veel deeltjes van de begeleidende ster af in de vorm van stellaire wind. Maar omdat astronomen geen radiolicht zagen vertelt hun dat wel dat het zwarte gat geen grote eter is en dat er niet veel deeltjes zijn waarneemhorizon passeren. Hoe dat komt is niet bekend maar dat willen ze graag uitzoeken.

Gaia BH1 en Gaia BH2 hebben de meest gescheiden banen van alle bekende zwarte gaten.

Het feit dat ze ook de dichtstbijzijnde bekende zwarte gaten tot de Aarde zijn, suggereert dat er nog veel meer soortgelijke zwarte gaten in brede binaire banen wachten om gevonden te worden.

Volgens Dr. Cendes is dit erg opwindend omdat het nu impliceert dat deze zwarte gaten in brede banen in de ruimte veel voorkomen – vaker dan binaire systemen waarbij het zwarte gat en de ster dichter bij elkaar staan. Het probleem is echter om ze te vinden.

Het goede nieuws is dat Gaia nog steeds gegevens verzamelt en dat de volgende datarelease (in 2025) veel meer van deze sterren met mysterieuze zwarte gat-begeleiders zal bevatten.

De bevindingen zijn gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Artikel: Kareem El-Badry et al. 2023. A red giant orbiting a black hole. MNRAS 521 (3): 4323-4348; doi: 10.1093/mnras/stad799

Eerste publicatie: 8 april 2023
Bron: sci-news & anderen