Het vreemde gedrag van de ster is alleen te verklaren als deze rond een onzichtbaar zwart gat cirkelt.

De ster in kwestie bevindt zich in de bolvormige sterrenhoop NGC 3201. Observaties met behulp van ESO’s Very Large Telescope wijzen uit dat de ster zich heel vreemd gedraagt. De ster beweegt met een regelmaat van 167 dagen afwisselend naar ons toe en van ons vandaan. In andere woorden: de ster lijkt ergens omheen te cirkelen. Maar er is niets te zien.

Zwart gat
“Hij bewoog in een baan om iets dat volkomen onzichtbaar was,” vertelt onderzoeker Benjamin Giesers. “Dat een massa had die meer dan vier keer zo groot was als die van de zon – dat kon alleen maar een zwart gat zijn!” Het is een bijzondere ontdekking. Het is het eerste inactieve zwarte gat met een stellaire massa dat in een bolvormige sterrenhoop is ontdekt. En “de eerste die in een bolvormige sterrenhoop is ontdekt door zijn zwaartekrachtsaantrekking rechtstreeks waar te nemen,” vertelt Giesers.

Wat zijn bolvormige sterrenhopen?
Het zijn enorme verzameling sterren – je moet dan echt denken aan tienduizenden exemplaren – die om de meeste sterrenstelsels draaien. Zo weten we dat onze Melkweg er zeker 150 bezit. Bolvormige sterrenhopen bestaan al sinds de tijd dat de eerste sterrenstelsels het levenslicht zagen.

Het zwarte gat in kwestie zou een massa hebben die ongeveer 4,36 keer zo groot is als die van de zon. Daarnaast is het zwarte gat inactief: het slokt op dit moment geen materie op en wordt ook niet omringd door een schrijf van zeer warm gas.

Deze artistieke impressie laat zien hoe een ster in de bolvormige sterrenhoop rond een zwart gat cirkelt. Afbeelding: ESO / L. Calçada.

Het ontstaan van een zwart gat
De ontdekking is belangrijk, omdat deze meer inzicht kan geven in de vorming van bolvormige sterrenhopen en de evolutie van zwarte gaten. Over de relatie tussen die twee weten we eigenlijk nog niet zo heel veel. Onderzoekers verwachten dat sterrenhopen – vanwege hun grote massa’s en hoge leeftijden – gedurende hun bestaan heel wat zwarte gaten met stellaire massa’s voortbrengen. Dergelijke zwarte gaten ontstaan immers als zware sterren exploderen (en daar heeft een sterrenhoop er genoeg van). Tegelijkertijd nemen onderzoekers aan dat die zwarte gaten niet in sterrenhopen blijven hangen. Ze zouden een dichte kern binnen de sterrenhoop vormen die zich op een gegeven moment losmaakt van de rest van de bolvormige structuur. Daarop zou het grootste deel van die zwarte gaten door onderlinge bewegingen in het centrum van de sterrenhoop de ruimte in worden geslingerd.

“Tot voor kort werd aangenomen dat bolvormige sterrenhopen binnen relatief korte tijd bijna al hun zwarte gaten zouden kwijtraken en dat systemen als deze niet eens zouden mogen bestaan! Maar dat is duidelijk niet het geval,” vertelt Giesers. Het onderzoek is wat dat betreft in lijn met recente studies – zoals de detectie in 2016 van zwaartekrachtsgolven afkomstig van twee samensmeltende stellaire zwarte gaten – die suggereren dat zwarte gaten met een stellaire massa waarschijnlijk veelvuldiger voorkomen in bolvormige sterrenhopen dan gedacht.