Meest massieve stellaire zwarte gat in onze Melkweg gevonden
Astronomen hebben het meest massieve stellaire zwarte gat geïdentificeerd dat tot nu toe in ons sterrenstelsel is gevonden. Dit zwarte gat werd opgemerkt in gegevens van de Europese GAIA-missie omdat het een vreemde “wiebelende” beweging oplegt aan de begeleidende ster die eromheen draait.
Gegevens van de Very Large Telescope van de ESO en andere observatoria op Aarde werden gebruikt om de massa van het zwarte gat te verifiëren, waardoor deze op een indrukwekkende 33 zonsmassa uitkwam.
Stellaire zwarte gaten ontstaan door de ineenstorting van massieve sterren en de eerder geïdentificeerde zwarte gaten in de Melkweg zijn gemiddeld ongeveer 10 keer zwaarder als de Zon. Zelfs het volgende meest massieve zwarte gat dat we in de Melkweg kennen, Cygnus X-1, bereikt slechts 21 zonsmassa, wat deze nieuwe waarneming met een massa van 33 zonsmassa uitzonderlijk maakt.
Opmerkelijk is dat dit zwarte gat zich ook extreem dicht bij ons bevindt: op slechts 2000 lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Aquila – Arend is het het op een na dichtstbijzijnde bekende zwarte gat tot de Aarde. Het werd Gaia BH3 of kortweg BH3 genoemd en werd gevonden terwijl het team Gaia-waarnemingen aan het beoordelen was ter voorbereiding op een aanstaande vrijgave van gegevens.
“”Niemand had verwacht dat er vlakbij een zwart gat met een grote massa op de loer zou liggen, dat tot nu toe onopgemerkt was”, zegt Pasquale Panuzzo, astronoom bij het Observatoire de Paris, onderdeel van het Franse Nationale Centrum voor wetenschappelijk Onderzoek (CNRS). “Dit is het soort ontdekking dat je één keer in je onderzoeksleven doet.”
Om hun ontdekking te bevestigen heeft de Gaia-samenwerking gebruik gemaakt van gegevens van observatoria op de grond, waaronder van de Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES)-instrument van de Very Large Telescope van de ESO. Deze waarnemingen onthulden belangrijke eigenschappen van de begeleidende ster waardoor stronomen samen met Gaia-gegevens de massa van BH3 nauwkeurig konden bepalen.
Astronomen hebben soortgelijke massieve zwarte gaten buiten ons sterrenstelsel gevonden (met behulp van een andere detectiemethode) en hebben getheoretiseerd dat deze zouden kunnen ontstaan door de ineenstorting van sterren met zeer weinig elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium in hun chemische samenstelling. Er wordt aangenomen dat deze zogenaamde metaalarme sterren tijdens hun leven minder massa verliezen en daardoor meer materiaal overhouden om na hun dood zwarte gaten met een hoge massa te produceren. Maar bewijs dat metaalarme sterren rechtstreeks koppelt aan zwarte gaten met ene hoge massa ontbrak tot nu toe.
Sterren in paren hebben doorgaans een vergelijkbare samenstelling, wat betekent dat de metgezel van BH3 belangrijke aanwijzingen bevat over de ster die instortte en dit uitzonderlijke zwarte gat vormde. Uit UVES-gegevens bleek dat de begeleidende ster een zeer metaalarme ster was, wat erop wijst dat de ster die instortte en BH3 vormde ook metaalarm was – precies zoals voorspeld.
Het onderzoek, geleid door Panuzzo en getiteld “Ontdekking van een slapend zwart gat met een massa van 33 zonsmassa in de pre-release Gaia-astrometrie” is in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics gepubliceerd.
“We hebben de uitzonderlijke stap gezet om dit artikel te publiceren op basis van voorlopige gegevens voorafgaand aan de komende publicatie van Gaia vanwege de unieke aard van de ontdekking”, zegt coauteur Elisabeth Caffau van het CNRS Observatoire de Paris. Door de gegevens vroegtijdig beschikbaar te stellen, kunnen andere astronomen dit zwarte gat nu gaan bestuderen, zonder te wachten op de volledige publicatie van de gegevens, doe op zijn vroegst eind 2025 gepland staat.
Verdere waarnemingen van dit systeem zouden meer kunnen onthullen over zijn geschiedenis en over het zwarte gat. Het GRAVITY-instrument van de Very Large Telescope Interferometer van de ESO zou astronomen bijvoorbeeld kunnen helpen erachter te komen of dit zwarte gat materie uit zijn omgeving aantrekt en om dit opwindende object beter te kunnen begrijpen.
Artikel: Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry. Astronomy & Astrophysics, 2024. aanda.org/10.1051/0004-6361/202449763
Eerste publicatie:
Bron: Phys.org/ESO
