Het is de langstlevende hartslag die ooit in een zwart gat is gezien.

Meer dan tien jaar nadat het eerste zwarte gat met een heuse ‘hartslag’ werd aangetroffen, hebben onderzoekers zich wederom over deze galactische reus gebogen. De onderzoekers komen tot een opvallende ontdekking. Want het hart van dit zwarte gat blijkt na al die tijd nog steeds onophoudelijk door te kloppen.

Hartslag
In 2007 werd in het centrum van het sterrenstelsel RE J1034 + 396 voor het eerst een zwart gat met een ‘hartslag’ gevonden. Dit sterrenstelsel bevindt zich op een slordige 600 miljoen lichtjaar afstand van onze aarde. Met behulp van satellietwaarnemingen observeerden de onderzoekers het zwarte gat op verschillende momenten. En hieruit bleek dat het signaal van het zwarte gat zich elk uur herhaalde.


Wat is de hartslag van een zwart gat?
Je vraagt je wellicht af wat je je precies bij de hartslag van een zwart gat moet voorstellen. Dat zit zo. Zwarte gaten trekken materie aan uit hun omgeving. Dit materiaal vormt vervolgens een accretieschijf rond het zwarte gat. De binnenste regionen van die accretieschijf kunnen samentrekken en uitzetten. In dit gebied wordt de materie namelijk zo sterk verhit dat er röntgenstraling vrijkomt. Een deel wordt met veel energie uitgespuwd in de vorm van jets. Als die enorme uitbarstingen van energie een herhaald patroon vormen, spreken wetenschappers van een zogenaamde ‘hartslag’. Dit wordt echter zelden gezien.

De onderzoekers hielden het kloppende hart van het zwarte gat in RE J1034 + 396 vier jaar lang nauwlettend in de gaten. Die waarnemingen stopten echter in 2011, toen de zon het signaal blokkeerde. Hierdoor kon een aantal jaar op rij het hart van het zwarte gat niet meer beluisterd worden. In 2018 werden de waarnemingen echter weer hervat.

Herhaling
De onderzoekers besloten het zwarte gat met behulp van ESA’s XMM-Newton-röntgensatelliet – het grootste observatorium in de ruimte dat ooit in Europa is gemaakt – opnieuw te bestuderen. En wat blijkt? Tot ieders grote verbazing blijkt het hart nog steeds onverstoorbaar door te kloppen. “Deze hartslag is geweldig!” roept onderzoeksleider Chichuan Jin uit. “Het bewijst dat dergelijke signalen die voortkomen uit een superzwaar zwart gat erg sterk en aanhoudend kunnen zijn. Het biedt wetenschappers dan ook de beste mogelijkheid om de aard en oorsprong van dit hartslagsignaal verder te onderzoeken.”

De ‘hartslag’ van het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel RE J1034 + 396 waargenomen in 2007 en 2018. Afbeelding: Dr Chichuan Jin, of the National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences and NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Waarnemingshorizon
Inderdaad, want de tijd tussen de hartslagen in kan ons bijvoorbeeld meer vertellen over de grootte en de structuur van de materie die zich dichtbij de waarnemingshorizon van het zwarte gat bevindt. Dit is de ruimte rond een zwart gat waaruit niets – zelfs licht niet – kan ontsnappen (zie kader).


Meer over de waarnemingshorizon
Een zwart gat is eigenlijk niets anders dan een enorme hoeveelheid materie die in een heel klein gebied verzameld is. Het resultaat is een supersterk zwaartekrachtsveld. Wanneer materie of licht te dicht bij het zwarte gat in de buurt komt, kan het onmogelijk meer aan de greep van dit zwaartekrachtsveld ontsnappen. De grens tussen ‘te dicht bij een zwart gat’ en ‘te ver van een zwart gat verwijderd’ wordt de waarnemingshorizon genoemd. Wanneer licht of materie die grens overgaat, is ontsnappen niet langer mogelijk. De waarnemingshorizon is eigenlijk een ‘eenrichtingsmembraan’ waardoor fotonen (maar ook andere deeltjes) binnen kunnen gaan, maar niet meer weg kunnen. Daarom lijkt de waarnemingshorizon ook donker. De theorie vertelt ons dat materiaal dat in een zwart gat valt, straling afgeeft alvorens het verdwijnt. Vandaar dat onderzoekers ook verwachtten dat de waarnemingshorizon een donkere en scherpe schaduw op die heldere ring van licht werpt. Die schaduw hebben onderzoekers trouwens vorig jaar voor het eerst gefotografeerd. Daarmee is het bestaan van de waarnemingshorizon en dus het bestaan van zwarte gaten bewezen.

De ontdekking dat het hart van het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel RE J1034 + 396 na meer dan tien jaar nog steeds klopt, is erg bijzonder. Sterker nog, dit is de langstlevende hartslag die ooit in een zwart gat is gezien. “Het enige andere systeem dat we kennen en hetzelfde verschijnsel vertoont, is een 100.000 keer kleiner zwart gat in onze Melkweg,” zegt onderzoeker Chris Done. “Dit zwarte gat wordt gevoed door een dubbelster.” De volgende stap in het onderzoek is het uitvoeren van een uitgebreide analyse van het bijzondere signaal. Vervolgens willen de astronomen het vergelijken met het gedrag van zwarte gaten uit onze Melkweg.