Verre ster draait om onzichtbaar en bescheiden zwart gat

Sterrenkunde Een net ontdekte ster draait duidelijk om ‘iets’ heen, maar wat? Waarschijnlijk een zwart gat, maar heel misschien gaat het om twee neutronensterren.

ESO

Op ruim 16.000 lichtjaar van de aarde is een ster ontdekt die in de greep is van een onzichtbaar object – waarschijnlijk een zwart gat van bescheiden omvang. Het bijzondere duo maakt deel uit van de bolvormige sterrenhoop NGC 3201, een compacte samenscholing van vele tienduizenden sterren. Het is opgespoord door een team van tien astronomen, onder wie Jarle Brinchmann van de Universiteit Leiden.

Bij hun ontdekking, die binnenkort via de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wordt bekendgemaakt, is gebruik gemaakt van een geavanceerd meetinstrument van de Europese Very Large Telescope in het noorden van Chili. Dit instrument, MUSE geheten, kan van duizenden sterren tegelijk de spectra vastleggen. Dat levert niet alleen gegevens op over de chemische samenstelling van de sterren, maar ook over de snelheden waarmee zij bewegen.

Bij het analyseren van deze gegevens viel het op dat één van de sterren regelmatige snelheidsvariaties vertoont. Zijn radiale snelheid – de snelheid waarmee hij ten opzichte van ons beweegt – gaat in een cyclus van bijna 167 dagen met ongeveer 100 kilometer per seconde op en neer.

Voor astronomen is dit een aanwijzing dat de ster om ‘iets’ heen draait. Zelfs de massa van de mysterieuze aantrekker kan worden berekend: hij heeft ruim vier keer zoveel massa als onze zon. Op de plek waar dit object zich zou moeten bevinden is echter geen ster te bekennen.

Is het daarmee zeker dat het om een zwart gat gaat? Niet helemaal, al is de enig mogelijke alternatieve verklaring niet erg waarschijnlijk. In dat geval zou het onzichtbare object moeten bestaan uit twee zogeheten neutronensterren – elk met meer dan tweemaal zoveel massa als de zon – die op geringe afstand om elkaar wentelen.

Net als zwarte gaten zijn neutronensterren de ineengestorte kernen van zware sterren die aan het eind van hun bestaan hun buitenste lagen hebben weggeblazen. Recent theoretisch onderzoek wijst erop dat neutronensterren van meer dan twee zonsmassa’s kunnen bestaan. Waargenomen zijn ze nog nooit.

Doorgaans wordt een zwart gat pas opgemerkt als het is omgeven door een schijf van zeer hete materie, die het aan een begeleidende ster heeft onttrokken. Zo’n ‘accretieschijf’ verraadt de aanwezigheid van het zwarte gat door intense röntgenstraling uit te zenden.

In dit geval is uit de naaste omgeving van het vermoedelijke zwarte gat in NGC 3201 echter geen röntgenstraling waargenomen. Het maakt zijn bestaan alleen kenbaar via zijn zwaartekrachtsaantrekking. Het is voor het eerst dat zo’n ‘inactief’ zwart gat in een bolvormige sterrenhoop is aantroffen.