Samensmelting van mysterieus object met zwart gat verrast onderzoekers

Fusies tussen twee zwarte gaten of twee neutronensterren zijn ondertussen bekend. Hier komen zwaartekrachtsgolven uit voort die onderzoekers met krachtige instrumenten zoals LIGO of Virgo kunnen detecteren. Maar in een recent geobserveerde fusie blijkt een mysterieus object betrokken te zijn geweest. Een object met een vrij eigenaardige massa.

Als de zwaarste sterren sterven, vallen ze onder hun eigen zwaartekracht uit elkaar en laten zwarte gaten achter. Wanneer sterren die iets minder zwaar zijn ter ziele gaan, exploderen ze in een supernova. Wat achterblijft, zijn de dichte en dode resten van sterren die neutronensterren worden genoemd. De zwaarst bekende neutronenster heeft niet meer dan 2,5 keer de massa van onze zon. Het lichtste bekende zwarte gat is ongeveer vijf zonmassa. En dat stelt astronomen voor een prangende vraag: bestaan er ook objecten die hier qua massa precies tussenin liggen?

Ja, zo stellen onderzoekers nu. Op 14 augustus 2019 pikten astronomen de zwaartekrachtsgolven op van een samensmelting van een onbekend object en een zwart gat van zo’n 23 zonmassa. Het mysterieuze object blijkt 2,6 keer de massa van onze zon te hebben. En dat is interessant. Het betekent namelijk dat het object te licht is voor een zwart gat en juist weer te zwaar voor een neutronenster. “Dit compacte object in de massakloof is een complete verrassing,” zegt onderzoeker Vicky Kalogera.

De precieze aard van het object blijft tot op heden in nevelen gehuld. “Hoewel we het object niet met overtuiging kunnen classificeren, moet het wel de zwaarst bekende neutronenster of het lichtst bekende zwarte gat zijn,” gaat Kalogera verder. “Het zou een neutronenster kunnen zijn die samenvloeit met een zwart gat. Dit is een opwindende mogelijkheid die theoretisch is voorspeld, maar nog niet in het echt is waargenomen. Maar met een massa van 2,6 keer die van onze zon, is het object eigenlijk te zwaar voor een neutronenster. Het zou dus ook het lichtste zwarte gat kunnen zijn dat ooit is gedetecteerd. “Hoe dan ook, het is recordbrekend.”

Maar dat is nog niet eens het enige bijzondere. Voordat de twee objecten samensmolten, verschilden hun massa met een factor 9. En dat is ongekend. Dit behelst dan ook de meest extreme massaverhouding ooit. “Deze opwindende en ongekende bevindingen dagen alle astrofysische modellen uit die licht proberen te werpen op de oorsprong van dit soort gebeurtenissen,” zegt onderzoeker Mario Spera. “We zijn er vrij zeker van dat het universum ons voor de zoveelste keer vertelt dat onze ideeën over hoe compacte objecten ontstaan, evolueren en samenvloeien nog steeds erg vaag zijn.”

Of de onderzoekers ooit zullen achterhalen of het mysterieuze object een neutronenster of zwart gat is? Waarschijnlijk wel. Toekomstige waarnemingen met LIGO en mogelijk andere krachtige telescopen zouden namelijk vergelijkbare gebeurtenissen kunnen opvangen. En dat zou helpen om te achterhalen of er mogelijk nog meer objecten bestaan in de waargenomen massakloof. “De massakloof is al tientallen jaren een raadselachtige puzzel,” zegt onderzoeker Pedro Marronetti. “En we hebben nu voor het eerst een object ontdekt dat er precies invalt.” Of het object dus een zware neutronenster is of juist een licht zwart gat; de ontdekking is hoe dan ook de eerste in een nieuwe klasse van binaire fusies. (Scientias)