Hiermee levert Hubble het sterkste bewijs tot nu toe dat middelgrote zwarte gaten echt bestaan.

Lang dachten onderzoekers dat zwarte gaten er in twee maten waren. De XL-variant die een miljoen tot miljarden keer zo zwaar is als onze zon en de kleine variant die ‘slechts’ enkele tientallen keren zoveel massa heeft als de zon. Toch concludeerden astronomen dat er ook middelgrote exemplaren zouden moeten bestaan. Deze zijn echter een lang gezochte ‘ontbrekende schakel’ in de evolutie van zwarte gaten. Tot op heden passeerden slechts een paar kandidaten de revue. Maar nu heeft Hubble er toch nog eentje weten op te sporen.

Moeilijk
Het is een knappe prestatie. Want middelzware zwarte gaten zijn ontzettend moeilijk te vinden. Ze zijn kleiner dan de superzware zwarte gaten die zich in het centrum van sterrenstelsels ophouden, maar groter dan zwarte gaten die worden gevormd door de ineenstorting van zware sterren. “Zwarte gaten met een gemiddelde massa zijn hele ongrijpbare objecten,” meent onderzoeksleider Dacheng Lin. “Het is daarom van cruciaal belang om voor elke kandidaat ook alternatieve verklaringen te overwegen en uit te sluiten.” En dat is precies wat de onderzoekers nu hebben gedaan.


Meer over middelzware zwarte gaten
Middelzware zwarte gaten zijn heel lastig op te sporen omdat ze kleiner en minder actief zijn dan superzware exemplaren. Ze hebben geen makkelijk verkrijgbare brandstofbron, noch een dermate sterke zwaartekracht dat ze sterren of ander kosmisch materiaal naar zich toe kunnen trekken. Het betekent dat astronomen middelzware zwarte gaten op heterdaad moeten betrappen tijdens een relatief zeldzame daad waarbij zo’n zwart gat een ster opslokt. Zoals gezegd hebben onderzoekers tot op heden enkele kandidaten waargenomen. In 2012 vonden onderzoekers voor het eerst overtuigend bewijs voor het bestaan van een middelzwaar zwart gat. Ook in 2015 dachten onderzoekers een middelzwaar zwart gat op het spoor te zijn.

In 2006 ontdekten onderzoekers een opvallende krachtige uitbarsting van röntgenstralen die tot 3XMM J215022.4−055108 werd gedoopt. Het was echter onduidelijk waar deze straling exact vandaan kwam. Astronomen schreven het destijds toe aan een ster die uit elkaar was gescheurd nadat hij te dicht bij een krachtig en compact object – zoals een zwart gat – in de buurt was gekomen. Iets klopte er echter niet. Want verrassend genoeg bevond de röntgenbron zich niet in het centrum van een sterrenstelsel, waar zwarte gaten zich normaal gesproken ophouden. Zou het hier dan toch om een middelzwaar zwart gat gaan?

Neutronenster
Hoewel dit idee veel onderzoekers prikkelde, moest er toch eerst een andere mogelijkheid uitgesloten worden: een neutronenster – extreem dichte overblijfselen van een ontplofte ster – in ons eigen Melkwegstelsel die rap aan het afkoelen was. De onderzoekers maakten gebruik van waarnemingen met ruimtetelescoop Hubble. En hieruit rolde een interessante bevinding. Uit de observaties blijkt namelijk dat de röntgenstralen afkomstig waren van een verre, dichte sterrenhoop aan de rand van een ander sterrenstelsel – precies het soort plaats waar astronomen verwachten middelzware zwarte gaten tegen te komen.

Op deze afbeelding gemaakt door Hubble is in de witte cirkel het middelzware zwarte gat te bewonderen. Het zwarte gat is zo’n 50.000 keer zo zwaar als onze zon. Afbeelding: NASA, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire)

Het onderzoek levert sterk bewijs dat de geobserveerde röntgenstralen daadwerkelijk afkomstig zijn van een middelzwaar zwart gat. Dit nieuwe zwarte gat zou zo’n 50.000 keer zo zwaar zijn als onze zon. De ontdekking smaakt naar meer. Want mogelijk houden er nog veel meer middelzware zwarte gaten zich in het donker schuil. En ook deze nog onopgemerkte zwarte gaten kunnen mogelijk worden ontmaskerd nadat een onverhoopte ster te dichtbij is gekomen. De onderzoekers zijn dan ook van plan hun nauwgezette detectivewerk voort te zetten. Want uiteindelijk zullen dit soort studies een groot mysterie kunnen ontrafelen: “Het bestuderen van de oorsprong en evolutie van zwarte gaten met tussenliggende massa zal uiteindelijk een antwoord geven op hoe de superzware zwarte gaten die zich in het centrum van massieve sterrenstelsels bevinden, zijn ontstaan,” aldus onderzoeker Natalie Webb.