Het duurde twintig jaar. Twee decennia staren in het dichte hart van Omega Centauri.
Tot nu toe bleven de duistere geheimen van de cluster verborgen.
Astronomen hebben eindelijk iets gevonden dat niemand had verwacht: het eerste bevestigde zwarte gat met stellaire massa in de zwaarste bolvormige sterrenhoop van het sterrenstelsel.
Het object, genaamd oMEGACat BH-2, verbergt zich in het volle zicht. Het is het topje van de ijsberg. Schattingen suggereren dat ongeveer 10.000 van deze objecten op de loer liggen in het cluster, wachtend om gevonden te worden.
Waarom Omega Centauri ertoe doet
Omega Centauri is niet zomaar een sterrenhoop. Het is de koning.
Dit beest bevindt zich op 18.000 lichtjaar van de aarde in Centaurus en heeft een sterlicht van 3,6 miljoen zonsmassa’s. Dat maakt het het meest massieve sterrenstelsel dat ooit in de Melkweg is gecatalogiseerd.
Het is oud. Echt oud. Twaalf miljard jaar.
Met een breedte van 150 lichtjaar herbergt het meer dan 10 miljoen sterren. Ze zijn dicht op elkaar gepakt, door de zwaartekracht gebonden en druk. Als je daar zou wonen, zou de nachtelijke hemel er niet uitzien als de onze. Het zou verblindend helder zijn. Op het zuidelijk halfrond is hij met het blote oog zichtbaar en heeft een magnitude van 3,9.
Maar het licht is niet het punt. De duisternis is.
We wisten al dat er in het centrum een zwart gat met een gemiddelde massa zat. We vermoedden het al jaren op basis van Hubble-gegevens. Maar de kleinere dingen? De stellaire zwarte gaten? Het bleven onzichtbare geesten.
De doorbraak in astrometrie
Waarom hebben we ze gemist?
Standaard detectiemethoden zijn mislukt. De radiale snelheidsmethode? Te luidruchtig op zo’n druk veld. Radio-uitzendingen? Geen gedetecteerd. Röntgenstraling door ophopend materiaal? Niets.
Dus probeerde het team astrometrie.
Het klinkt technisch. Het is eigenlijk gewoon nauwkeurig volgen. Je kijkt waar sterren in de loop van de tijd bewegen. Als een ster wiebelt – een beetje tegen zijn buren botst – trekt hij aan iets massiefs en onzichtbaars.
Dr. Matthew Whitaker en zijn team aan de Universiteit van Utah keken niet alleen naar gegevens van een paar jaar. Ze hebben archieven gedolven.
Ze verzamelden meer dan twintig jaar aan beelden van de Hubble-ruimtetelescoop. Vervolgens hebben ze de focus aangescherpt met behulp van nieuwe gegevens van de James Webb Space Telescope (een samenwerking tussen NASA, ESA en CSA).
De vereiste nauwkeurigheid was verbluffend. Ze maten de beweging van sterren tot op fracties van een pixel.
“Zonder deze twee ruimtetelescopen zou het niet mogelijk zijn geweest om dit zwarte gat te vinden.”
Zonder de lange basislijn van Hubble en het scherpe oog van Webb zou het signaal in de ruis zijn verdwenen.
oMEGACat BH-2: de langzaamste dans ter wereld
Hier wordt het verhaal raar.
De meeste binaire bestanden met zwarte gaten zijn strakke, uitzinnige dansers. Ze spiraalvormig naar binnen. Ze fuseren. Ze schreeuwen in zwaartekrachtgolven.
Deze? Het is een langzame roller.
De stergenoot draait eens in de 94 jaar om MEGACat BH2.
Dat is de langste omlooptijd ooit gemeten voor een dubbelstersysteem met zwarte gaten. Het systeem is waarschijnlijk dynamisch ontstaan. De ster en het zwarte gat zijn niet samen als een paar begonnen. Ze kwamen met elkaar in botsing en veroverden elkaar in de chaotische omgeving van het cluster.
Maar hier is het addertje onder het gras.
Deze opstelling is instabiel.
Het team berekende dat ontmoetingen met passerende sterren dit systeem uiteindelijk uit elkaar zullen scheuren. Het zal minder dan een miljard jaar meegaan. Dat is een knipoog vergeleken met de twaalf miljard jaar oude leeftijd van het cluster. We vonden het tijdens zijn korte, langzaam bewegende venster.
Waarom doet dit er toe?
Naast de nieuwigheid helpt deze ontdekking ons begrip van de fysica van zwarte gaten te kalibreren. Bolvormige sterrenhopen zijn fabrieken voor fusies. Zij zijn de belangrijkste bronnen voor de zwaartekrachtgolfgebeurtenissen die we op aarde waarnemen.
“Het begrijpen van het proces van het vormen van zwarte gaten en het vervolgens dynamisch vormen van dubbelsterren is van cruciaal belang, omdat het van invloed is op ons vermogen om zwaartekrachtsgolfgebeurtenissen te interpreteren en te begrijpen.”
Aldus Dr. Anil Seth, een andere auteur van de Universiteit van Utah. Als we de bevolking hier niet begrijpen, begrijpen we de golven daarbuiten niet.
Het zwarte gat zelf was ook lichter dan verwacht. Een herinnering dat de natuur niet altijd onze modellen volgt.
Het artikel dat deze ontdekking beschrijft, verscheen in de Astrophysical Journal Letters.
Er zijn waarschijnlijk nog 9.999 van deze in Omega Centauri.
En ze wachten allemaal gewoon tot wij beter gaan kijken.
