Hubble-telescoop ontdekt op drift geslagen zwart gat

Dat er een superzwaar zwart gat in de kern van de Melkweg zit, is algemeen bekend. Maar verspreid door het schijfvormige stelsel moeten er ook talloze kleinere en lichtere exemplaren zijn: de donkere restanten van zware sterren die aan het eind van hun leven zijn geëxplodeerd.

Tot nu toe zijn zulke stellaire zwarte gaten alleen gevonden als er een gewone ster omheen cirkelt. Het zwarte gat zuigt dan gas op van de ster, dat gas wordt enorm verhit voordat het naar binnen valt en de resulterende röntgenstraling verraadt de aanwezigheid van het zwarte gat. Maar zwarte gaten die ‘single’ door het leven gaan, moeten enorm veel talrijker zijn. Naar schatting zijn het er zo’n honderd miljoen. Althans, volgens de gangbare theorieën over de levensloop van sterren.

“Het is van groot belang om deze singulaire zwarte gaten te vinden, om zo ons begrip van sterevolutie te testen en verder te ontwikkelen”, zegt astrofysicus Nathalie Degenaar (Universiteit van Amsterdam). Met de Hubble-telescoop is dat nu voor het eerst gelukt.

Zwaartekrachtlens

De ontdekking, door twee onafhankelijk werkende teams van Amerikaanse astronomen, was mogelijk doordat een zwart gat met zijn zwaartekracht de omringende ruimte een beetje vervormt. Het licht van een verre ster, op grote afstand achter het zwarte gat, raakt daardoor een piepklein beetje afgebogen en bovendien versterkt – het zwarte gat werkt als een zwaartekrachtlens. Door de afwijkingen in het licht van de achtergrondster te meten, kun je de eigenschappen van het zwarte gat achterhalen.

Het is een beetje te vergelijken met een klein bobbeltje in een vensterglas. Je ziet hoe de buitenwereld daardoor plaatselijk wordt vervormd en uit die vervormingen leid je de eigenschappen van het glasbobbeltje af.

Volgens Degenaar is deze techniek van ‘microlensing’ de enige manier om solitaire zwarte gaten te vinden. “De methode is robuust, maar de juiste waarnemingen doen is heel erg uitdagend.” Hubble deed metingen aan een zeer zwak sterretje op bijna 20.000 lichtjaar afstand. Negen maanden lang was dat sterretje iets helderder dan normaal en de positie aan de hemel veranderde met een duizendste boogseconde, overeenkomend met de dikte van een mensenhaar op een afstand van tien kilometer.

Sterrenkundigen van het Space Telescope Science Institute leidden daaruit de afstand, massa en snelheid af van het donkere voorgrondobject dat als zwaartekrachtlens fungeerde, volgens hen een snel bewegend zwart gat dat ongeveer zeven keer zo zwaar is als de zon. Collega’s van de Universiteit van Californië in Berkeley kwamen uit op een wat kleinere massa, maar sluiten ook niet uit dat het om een solitair zwart gat gaat. De twee onderzoeksgroepen hebben hun analyses gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

In de toekomst worden ongetwijfeld nog veel meer rondzwalkende zwarte gaten gevonden, onder andere door de in aanbouw zijnde Nancy Grace Roman Space Telescope. Gevaar voor de aarde leveren ze gelukkig niet op: zelfs als het Melkwegstelsel er inderdaad honderd miljoen bevat, is het dichtstbijzijnde zwarte gat altijd nog zo’n honderd lichtjaar bij ons vandaan.