Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen een klein zwart gat buiten ons Melkwegstelsel weten op te sporen, door te kijken naar hoe het de beweging van een ster in zijn nabijheid beïnvloedt. Het is voor het eerst dat deze detectiemethode is gebruikt om een zwart gat buiten ons Melkwegstelsel te ontdekken. De methode zou van cruciaal belang kunnen zijn voor het opsporen van verborgen zwarte gaten in de Melkweg en in nabije sterrenstelsels, en zou licht kunnen werpen op de manier waarop deze geheimzinnige objecten ontstaan en evolueren. Het pas ontdekte zwarte gat hield zich schuil in NGC 1850, een verzameling van duizenden sterren op ongeveer 160.000 lichtjaar afstand in de Grote Magelhaense Wolk, een klein buurstelsel van de Melkweg.
‘Ongeveer net zoals Sherlock Holmes een criminele bende opspoort aan de hand van hun misstappen, bekijken we elke ster in deze sterrenhoop met behulp van een vergrootglas en proberen we aanwijzingen te vinden voor de aanwezigheid van zwarte gaten, zonder ze rechtstreeks te zien,’ zegt Sara Saracino van het Astrophysics Research Institute van de Liverpool John Moores University in het Verenigd Koninkrijk, die de leiding had over het onderzoek dat nu geaccepteerd is voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. ‘Het hier getoonde resultaat betreft slechts één van de gezochte misdadigers, maar als je er één hebt gevonden, zit je op het goede spoor om er nog veel meer te ontdekken, die zich andere sterrenhopen verschuilen.’ De eerste ‘boef’ die het team heeft opgespoord, blijkt ongeveer elf keer zoveel massa te hebben als onze zon. De astronomen kwamen hem op het spoor via de zwaartekrachtsinvloed die hij uitoefent op de ster van vijf zonsmassa’s die om hem heen draait. Eerder hebben astronomen zulke kleine zwarte gaten al in andere sterrenstelsels weten op te sporen door de röntgenstraling te detecteren die zwarte gaten uitzenden wanneer ze materie opslokken of via de zwaartekrachtgolven die zwarte gaten uitzenden wanneer ze in botsing komen met elkaar of met neutronensterren.
De meeste zwarte gaten van enkele stermassa’s verraden hun bestaan echter niet door het uitzenden van röntgenstraling of zwaartekrachtgolven. ‘De overgrote meerderheid kan alleen door middel van dynamica worden ontdekt,’ zegt teamlid Stefan Dreitzler, verbonden aan de Georg-August-Universität Göttingen in Duitsland. ‘Wanneer ze een gewone ster als begeleider hebben, beïnvloeden ze diens beweging op een subtiele maar detecteerbare manier, zodat we ze met geavanceerde instrumenten kunnen opsporen.’ Met behulp van de dynamische methode die Saracino en haar team hebben gebruikt, zouden astronomen veel meer zwarte gaten kunnen opsporen en ontraadselen. ‘Elke detectie die we doen zal belangrijk zijn voor ons begrip van sterrenhopen en de daarin aanwezige zwarte gaten,’ zegt medeauteur Mark Gieles van de Universiteit van Barcelona, Spanje.
Het is voor het eerst dat een zwart gat is aangetroffen in een jonge sterrenhoop (NGC 1850 is slechts ongeveer 100 miljoen jaar oud – een oogwenk naar astronomische maatstaven). Door de dynamische methode op vergelijkbare sterrenhopen toe te passen, kunnen de astronomen nog meer jonge zwarte gaten opsporen, en deze vergelijken met de grotere rijpere zwarte gaten in oudere sterrenhopen. Op die manier kan meer inzicht worden verkregen in de wijze waarop deze objecten ‘groeien’ door zich met sterren te voeden of met andere zwarte gaten samen te smelten. Bovendien zou het in kaart brengen van de demografie van zwarte gaten in sterrenhopen ons begrip van de oorsprong van de bronnen van zwaartekrachtgolven verbeteren. Bij hun zoektocht maakten de astronomen gebruik van gegevens die verspreid over twee jaar zijn verzameld met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), gekoppeld aan ESO’s VLT, die in de Chileense Atacama-woestijn staat opgesteld. ‘MUSE stelde ons in staat om zeer dichtbevolkte gebieden te observeren, zoals de binnenste regionen van sterrenhopen, en het licht van elke ster in de omgeving te analyseren. Met het instrument kan in één klap informatie over duizenden sterren worden verzameld, minstens tien keer meer dan met welk ander instrument dan ook’, zegt medeauteur Sebastian Kamann, een MUSE-deskundige die al lange tijd werkzaam is aan het Liverpool Astrophysics Research Institute. Dit maakte het mogelijk om de ster te ontdekken waarvan de eigenaardige beweging de aanwezigheid van het zwarte gat verried. Gegevens van het Optical Gravitational Lensing Experiment van de Universiteit van Warschau en van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA stelden de astronomen in staat om hun bevindingen te bevestigen en de massa van het zwarte gat te meten.
Met ESO’s Extremely Large Telescope in Chili, die later dit decennium operationeel zal worden, zullen astronomen nog meer verborgen zwarte gaten kunnen opsporen. ‘De ELT zal zeker een revolutie teweegbrengen op dit gebied,’ zegt Saracino. ‘Daarmee zullen we beduidend zwakkere sterren in hetzelfde beeldveld kunnen waarnemen, en ook naar zwarte gaten kunnen gaan zoeken in bolvormige sterrenhopen op veel grotere afstanden.’
Bron: ESO
