Gezien vanaf de aarde: een zwart gat rukt een ster uiteen

Extreem gedrag in een sterrenstelsel op 12,4 miljard lichtjaar van de aarde: een bundel superhete deeltjes schoot het heelal in vanaf het zwarte gat in het centrum ervan en strekte zich met bijna de lichtsnelheid tientallen miljarden kilometers uit. Die bundel was net zo fel als duizend biljoen zonnen samen. Door telescopen op aarde zagen astronomen die ‘jet’ als een felle flits die een paar dagen aanhield.

Dit verschijnsel ontstond doordat een onfortuinlijke nabije ster in het zwarte gat viel, toen het heelal nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd (13,8 miljard jaar) had. Het zwarte gat staat zo ver, dat het licht van de bundel nu pas aankwam op aarde.

Astronomen zien wel vaker jets, maar de variant die geproduceerd wordt door een zwart gat dat een ster verslindt, is pas drie keer eerder gezien. Nieuw aan deze vondst, AT2022cmc, was dat astronomen zo’n jet nu voor het eerst in zichtbaar licht detecteerden in plaats van met telescopen die gamma- en röntgenstraling zien. Stof rondom de zwarte gaten blokkeerde eerder het zichtbare licht. Verschillende soorten waarnemingen helpen astronomen beter te begrijpen wat er gebeurt wanneer iets in een zwart gat valt.

Ongelofelijk massieve objecten

Twee verschillende groepen astronomen deelden hun analyses van de vondst deze week in Nature en Nature Astronomy.

Zwarte gaten zijn ongelofelijk massieve objecten in de ruimte. De zwaartekracht eromheen is zo sterk dat, volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie, alles wat te dichtbij komt niet meer kan ontsnappen. Voorbij de zogeheten waarnemingshorizon zelfs licht niet.

Wanneer een ster een zwart gat nadert, trekt de zwaartekracht van het zwarte gat harder aan het deel van de ster dat zich dichter bij het zwarte gat bevindt dan aan het deel dat er verder van afstaat. Terwijl de ster uitrekt, begint die als een donut te cirkelen om het zwarte gat. Uiteindelijk scheurt de ster en verdwijnt voor altijd in het zwarte gat.

Alleen, soms zijn het geen nette eters. Nog voor de ster in het zwarte gat valt, wordt er dan een restje vanuit de onder- en bovenkant van die donut de ruimte in geschoten als bundels materie met bijna de lichtsnelheid. Dat zijn jets.

In de ochtend van 11 februari zag Igor Andreoni van de Universiteit van Maryland (VS), die leiding gaf aan het in Nature gepubliceerde onderzoek, een helder signaal in zichtbaar licht met de telescoop Zwicky Transient Facility (ZTF) in Californië. Een computer labelde het signaal AT2022cmc. Twintig telescopen die andere golflengtes zien, verspreid over de wereld, werden meteen ook op de bron gericht om het signaal gedetailleerder te bestuderen. Daaruit werd geconcludeerd dat het om een jet ging. Omdat die richting de aarde bewoog, leek hij helderder en konden astronomen hem ook waarnemen in zichtbaar licht.

We kunnen nu completere modellen gaan maken

Christiaan Brinkerink sterrenkundige

„Dat is het leuke”, zegt sterrenkundige Christiaan Brinkerink van de Radboud Universiteit, die niet bij de studie betrokken is. „Verschillende soorten licht vertellen iets over verschillende momenten tijdens het ontstaan van de jet. We kunnen nu completere modellen gaan maken om te bestuderen waardoor jets soms ontstaan.”

Astronoom Dheeraj Pasham van MIT, hoofdauteur van de studie in -Nature Astronomy, modelleerde met collega’s onder welke omstandigheden de nu waargenomen jet ontstond. Vermoedelijk verscheurde een relatief licht zwart gat een dwergster die ongeveer even groot was als de zon.

Deze jet is ruimschoots de verste tot nu toe gevonden. Hoe dieper we in het heelal om ons heen kijken, hoe verder terug we in de tijd kijken. Brinkerink: „Jets zijn voor ons lampjes waarmee we eigenschappen van zwarte gaten en sterren kunnen achterhalen uit het jonge heelal, waar we verder niet veel kunnen zien.”

Wel zijn het unieke gebeurtenissen. Op basis van vier jaar aan data van de ZTF concludeerden Andreoni en zijn collega’s dat jets slechts bij 1 procent van de gebeurtenissen voorkomen waarbij zwarte gaten materie ‘eten’.