ZWART GAT KAN ONTSTAAN ZIJN UIT SUPERNOVA-EXPLOSIE

Het zwarte gat dat deel uitmaakt van de röntgendubbelster GRO J1655-40, ook wel aangeduid als Nova Scorpii 1994, is naar alle waarschijnlijkheid ontstaan uit een supernova-explosie. Hoge resolutie-opnamen in zichtbaar en ultraviolet licht, vorig jaar mei gemaakt met de Keck I-telescoop op Hawaii door een team van Spaanse en Amerikaanse astronomen, hebben dit aangetoond. Het is voor het eerst dat een dergelijke koppeling tussen supernova-explosies en zwarte gaten langs experimentele weg is aangetoond (Nature, 9 sept).

Zwarte gaten zijn de meest exotische objecten in het heelal. Ze hebben zo'n sterk zwaartekrachtsveld om zich heen dat niets, zelf geen licht, er nog uit kan ontsnappen zodat hun bestaan alleen langs indirecte is weg aan te tonen. Zo verraadt een zwart gat dat deel uitmaakt van een dubbelstersysteem zich door de invloed die hij op zijn wel zichtbare begeleider uitoefent. Ook kan een zwart gat materie van zijn begeleider afsnoepen. In dat geval vormt zich om het zwarte gat een accretie-schijf – een soort voorportaal naar de enkele reis voorbij de waarnemingshorizon – die zo heet kan worden dat hij af en toe scheuten röntgenstraling uitzendt.

Nova Scorpii 1994 bevindt zich in het sterrenbeeld Schorpioen, ongeveer 10.000 lichtjaar verwijderd van de aarde. De dubbelster bestaat uit een zwart gat en een zichtbare ster die op weg is een rode reus te worden. Van die laatste heeft het Spaans-Amerikaanse team opnamen geschoten, op een moment dat de röntgenstraling uit de accretieschijf om het zwarte gat relatief zwak was. Verrassend was dat de bijna-reus hoeveelheden aan zuurstof, magnesium, silicium en zwavel bevatte die 6 tot 10 keer zo hoog waren dan in onze zon. De zichtbare ster van Nova Scorpii 1994 is maar 2 à 3 keer zo zwaar als de zon en daardoor van binnen lang niet heet genoeg om zwaardere elementen in de gevonden hoeveelheden te produceren.

Wie dat wel kan is een supernova-explosie. Daarbij stort een opgebrande, zware ster onder zijn eigen gewicht ineen tot een neutronenster met een diameter van minder dan 20 kilometer, zijn buitenste lagen in een enorme explosie het heelal inslingerend. In een volgende fase valt een deel van de weggestoten materie terug op de neutronenster, waarna deze alsnog in een zwart gat kan veranderen.

Uitgaande van de veronderstelling dat de supernova-explosie het dubbelstersysteem niet te veel op zijn kop had gezet, wisten de onderzoekers af te leiden dat de voorloper van het zwarte gat zo'n 25 à 40 keer zo zwaar moet zijn geweest als de zon. Zo'n zware ster, zo wijzen berekeningen uit, produceert inderdaad in een supernova-explosie de hoeveelheden zware elementen die in de begeleidende ster zijn gemeten. Zwarte gaten, zo is de conclusie, kunnen ontstaan zijn uit supernova-explosies.