Een team van astronomen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en andere instituten heeft een zwart gat opgespoord op slechts duizend lichtjaar van de aarde. Daarmee bevindt dit zwarte gat, dat deel uitmaakt van een drievoudig systeem dat waarneembaar is met het blote oog, zich dichter bij ons zonnestelsel dan alle andere die tot nu toe zijn ontdekt. Het team ontdekte bewijs voor het onzichtbare object door de bewegingen van zijn twee begeleidende sterren te volgen met de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili. Ze zeggen dat dit systeem wel eens het topje van de ijsberg kan zijn, en dat in de toekomst nog veel meer van dit soort zwarte gaten ontdekt kunnen worden.
‘We waren volkomen verrast toen we beseften dat dit het eerste stersysteem met een zwart gat is dat met het blote oog waarneembaar is’, zegt Petr Hadrava, emiritus wetenschapper aan de Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek in Praag en mede-auteur van het onderzoek. Het systeem, dat in het zuidelijke sterrenbeeld Telescoop staat, is zo dichtbij dat zijn sterren op een donkere, heldere avond zonder telescoop of verrekijker te zien zijn. ‘Dit systeem bevat het meest nabije zwarte gat dat we kennen’,zegt ESO-wetenschapper Thomas Rivinius, die het vandaag in Astronomy & Astrophysics gepubliceerde onderzoek leidde. Het team nam het systeem, dat HR 6819 heet, oorspronkelijk waar in het kader van een onderzoek van dubbelstersystemen. Maar toen de astronomen hun waarnemingen analyseerden ontdekten ze tot hun verbazing dat HR 6819 nog een derde, onbekend object bevatte: een zwart gat. De waarnemingen met de FEROS-spectrograaf van de 2,2-meter MPG/ESO-telescoop op La Silla lieten zien dat een van de twee zichtbare sterren eens in de veertig dagen om een onzichtbaar object draait, terwijl de tweede ster zich op ruime afstand van dit centrale paar bevindt.
Dietrich Baade, emeritus astronoom bij ESO in Garching (Duitsland) en mede-auteur van het onderzoek zegt: ‘De waarnemingen die nodig waren om de omlooptijd van veertig dagen vast te stellen moesten over enkele maanden worden verspreid. Dit was alleen mogelijk dankzij ESO’s baanbrekende observatiedienst, waarbij ESO-personeel waarnemingen doet namens de wetenschappers die deze nodig hebben.’ Het verborgen zwarte gat in HR 6819 is een van de allereerste zwarte gaten van stellaire massa die zijn opgespoord terwijl ze geen heftige interacties met hun omgeving aangaan en daardoor werkelijk zwart lijken. Het onderzoeksteam kon zijn aanwezigheid vaststellen en zijn massa berekenen door de baanbeweging van de ster in de centrale dubbelster te onderzoeken. ‘Een onzichtbaar object met een massa die minstens vier keer zo groot is als die van de zon kan alleen een zwart gat zijn’, besluit Rivinius, die in Chili is gestationeerd. Tot nu toe hebben astronomen slechts enkele tientallen zwarte gaten in ons Melkwegstelsel ontdekt. Bijna al deze objecten staan in wisselwerking met hun omgeving en verraden hun aanwezigheid via de krachtige röntgenstraling die daarbij vrijkomt. Maar wetenschappers vermoeden dat in de loop van het bestaan van de Melkweg veel meer sterren aan het einde van hun leven tot zwarte gaten zijn ineengestort. De ontdekking van het ‘stille’, onzichtbare zwarte gat in HR 6819 kan helpen verklaren waar al die zwarte gaten zich schuilhouden. ‘Het moet gaan om honderden miljoenen zwarte gaten, maar daarvan kennen we er slechts een paar. Weten waar we op moeten letten, zou ons in een betere positie moeten brengen om ze te vinden’, zegt Rivinius. Baade voegt daaraan toe dat de ontdekking van een zwart gat in een zo nabij drievoudig systeem erop wijst dat we slechts ‘het topje van een spannende ijsberg’ zien.
De astronomen vermoeden dat hun ontdekking ook meer duidelijkheid kan geven over een ander stersysteem. ‘We beseften dat een ander object, LB-1 geheten, wellicht ook zo’n drievoudig systeem zou kunnen zijn, al zijn er meer waarnemingen nodig om daar zekerheid over te verkrijgen’, zegt Marianne Heida, postdoc bij ESO en medeauteur van het artikel. ‘LB-1 is wat verder van de aarde verwijderd, maar naar astronomische maatstaven toch behoorlijk dichtbij. Dat betekent dat systemen als deze waarschijnlijk heel talrijk zijn. Door ze op te sporen en te onderzoeken kunnen we veel leren over het ontstaan en de evolutie van de weinige sterren die hun bestaan beginnen met meer dan acht keer de massa van de zon en eindigen met een supernova-explosie die een zwart gat achterlaat.’ De ontdekking van deze drievoudige systemen bestaande uit een centraal paar en een ster op ruime afstand kan ook licht werpen op de heftige kosmische samensmeltingen waarbij zwaartekrachtgolvenvrijkomen die krachtig genoeg zijn om op aarde te worden gedetecteerd. Sommige astronomen denken dat zulke samensmeltingen plaatsvinden in systemen die qua configuratie op HR 6819 of LB-1 lijken, maar waarbij het centrale paar uit twee zwarte gaten of uit een zwart gat en een neutronenster bestaat. Het verre buitenste object kan een zodanige zwaartekrachtsinvloed op het centrale paar uitoefenen dat het tot een samensmelting komt. Hoewel HR 6819 en LB-1 slechts één zwart gat bevatten en geen neutronensterren, kunnen systemen als deze wetenschappers leren begrijpen hoe zulke botsingen in drievoudige stersystemen kunnen ontstaan.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary’, dat vandaag in Astronomy & Astrophysics is gepubliceerd.
Het onderzoeksteam bestaat uit Th. Rivinius (European Southern Observatory, Santiago, Chili), D. Baade (European Southern Observatory, Garching, Duitsland [ESO Duitsland]), P. Hadrava (Astronomisch Instituut, Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek, Praag), M. Heida (ESO Duitsland) en R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, VS).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
