Astronomen zijn al gefascineerd door bolhopen sinds ze voor het eerst werden waargenomen in de 17e eeuw. Deze sferische verzamelingen van sterren behoren tot de oudst bekende stelsels in het heelal en dateren uit het vroege heelal, toen sterrenstelsels net begonnen te groeien en evolueren. Dergelijke clusters draaien om de centra van de meeste sterrenstelsels, waarvan er meer dan 150 alleen tot de Melkweg behoren.
Een van deze clusters staat bekend als NGC 3201, een cluster op ongeveer 16.300 lichtjaar afstand in het zuidelijke sterrenbeeld Vela. Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van ESO op de Paranal-sterrenwacht in Chili heeft een team van astronomen onlangs dit cluster bestudeerd en iets heel interessants opgemerkt. Volgens de studie die ze hebben vrijgegeven, lijkt er in dit cluster een zwart gat te zitten.
De studie verscheen in de Maandelijkse aankondigingen van de Royal Astronomical Society onder de titel "Een vrijstaande kandidaat voor een zwart gat in de stellaire massa in de bolhoop NGC 3201". De studie werd geleid door Benjamin Giesers van de Georg-August-Universiteit van Göttingen en omvatte leden van de Liverpool John Moores University, Queen Mary University of London, het Leiden Observatory, het Institute of Astrophysics and Space Sciences, ETH Zurich en het Leibniz Institute voor Astrophysics Potsdam (AIP).
Omwille van hun studie vertrouwde het team op het Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) -instrument op de VLT om NGC 3201 te observeren. Dit instrument is uniek vanwege de manier waarop astronomen de bewegingen van duizenden verre sterren tegelijkertijd kunnen meten. . Tijdens hun observaties ontdekte het team dat een van de sterren van de cluster rond werd geslingerd met snelheden van enkele honderden kilometers per uur en met een periode van 167 dagen.
Zoals Giesers uitlegde in een ESO-persbericht:
“Het draaide om iets dat volledig onzichtbaar was, met een massa van meer dan vier keer de zon - dit kon slechts een zwart gat zijn! De eerste werd gevonden in een bolhoop door de zwaartekracht direct te observeren.”
Deze bevinding was nogal onverwacht en vormt de eerste keer dat astronomen een inactief zwart gat in het hart van een bolhoop konden detecteren - wat betekent dat het momenteel geen materie ophoopt of omgeven is door een gloeiende gasschijf. Ze waren ook in staat om de massa van het zwarte gat te schatten door de bewegingen van de ster eromheen te meten en zo de enorme zwaartekracht te extrapoleren.
Uit de waargenomen eigenschappen heeft het team vastgesteld dat de snel bewegende ster ongeveer 0,8 keer de massa van onze zon is en dat de massa van zijn tegenhanger van het zwarte gat ongeveer 4,36 keer de massa van de zon is. Dit plaatst het in de categorie 'zwarte massa van stellaire massa', die sterren zijn die de maximale massa van een neutronenster overschrijden, maar kleiner zijn dan superzware zwarte gaten (SMBH's) - die in de centra van de meeste sterrenstelsels voorkomen.
Deze bevinding is zeer significant, en niet alleen omdat astronomen voor het eerst een zwart gat in een bolvormige sterrenhoop hebben waargenomen. Bovendien bevestigt het wat wetenschappers al een paar jaar vermoeden, dankzij recente radio- en röntgenonderzoeken van bolhopen en de detectie van zwaartekrachtsignalen. Het geeft in feite aan dat zwarte gaten vaker voorkomen in bolhopen dan eerder werd gedacht.
"Tot voor kort werd aangenomen dat bijna alle zwarte gaten na korte tijd uit bolhopen zouden verdwijnen en dat dergelijke systemen niet eens zouden mogen bestaan!" zei Giesers. “Maar dit is duidelijk niet het geval - onze ontdekking is de eerste directe detectie van de zwaartekrachteffecten van een zwart gat in een stellaire massa in een bolhoop. Deze bevinding helpt bij het begrijpen van de vorming van bolhopen en de evolutie van zwarte gaten en binaire systemen - essentieel in de context van het begrijpen van gravitatiegolfbronnen. ”
Deze vondst was ook significant gezien het feit dat de relatie tussen zwarte gaten en bolhopen een mysterieuze, maar zeer belangrijke relatie blijft. Vanwege hun hoge massa's, compacte volumes en grote leeftijden, geloven astronomen dat clusters in de loop van de geschiedenis van het heelal een groot aantal zwarte gaten van stellaire massa hebben voortgebracht. Deze ontdekking zou ons daarom veel kunnen vertellen over de vorming van bolhopen, zwarte gaten en de oorsprong van gravitatiegolfgebeurtenissen.
En geniet van deze ESO-podcast met uitleg over de recente ontdekking:
