Astronomen hebben een unieke kosmische gebeurtenis waargenomen: een ster die met geweld uit elkaar wordt gescheurd en wordt verteerd door een zwart gat. Deze gebeurtenis, genaamd AT2022zod, is belangrijk omdat het betrokken zwarte gat een ongrijpbaar intermediate-mass black hole (IMBH) lijkt te zijn – een klasse van objecten die wetenschappers al lang in verwarring brengt. De ontdekking biedt een zeldzame kans om deze kosmische ‘tussenpersonen’ in de hiërarchie van zwarte gaten te bestuderen.
De aard van getijdenverstoringen
Tidal Disruption Events (TDE’s) komen voor wanneer een ster te dicht bij een zwart gat afdwaalt. De enorme zwaartekracht rekt de ster uit tot een dunne gasstroom – een proces dat vaak ‘spaghettificatie’ wordt genoemd. Een deel van dit materiaal valt in het zwarte gat, terwijl de rest in krachtige jets wordt uitgestoten. Hoewel bekend is dat deze gebeurtenissen plaatsvinden in de buurt van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels, vond deze plaats ver van de kern van de galactische kern.
Een ongewone lichtflits in een ver sterrenstelsel
De vlam, gedetecteerd in oktober 2022, vond zijn oorsprong in het sterrenstelsel SDSS J105602.80+561214.7, op ongeveer 1,5 miljard lichtjaar afstand. In tegenstelling tot typische TDE’s, die honderden dagen aanhouden, vervaagde AT2022zod in iets meer dan een maand. Deze korte duur, gecombineerd met de locatie buiten het centrum – ongeveer 10.000 lichtjaar verwijderd van het superzware zwarte gat van de Melkweg – suggereerde dat een kleiner, maar nog steeds substantieel zwart gat verantwoordelijk was.
“De combinatie van het feit dat het zich bevindt in een elliptisch sterrenstelsel, bekend als de thuisbasis van grote populaties sterrenhopen, terwijl het niet-nucleair is en van korte duur is, heeft ons geïntrigeerd dat dit een van de ongrijpbare zwarte gaten met middelmatige massa zou kunnen zijn die buiten het centrum van de Melkweg zouden kunnen voorkomen”, legt Kristen Dage, teamleider aan de Curtin University, uit.
Het mysterie van zwarte gaten met gemiddelde massa
Superzware zwarte gaten kunnen miljoenen of miljarden keer de massa van onze zon hebben, terwijl zwarte gaten met stellaire massa doorgaans een massa van 3 tot honderden zonsmassa’s hebben. IMBH’s vullen de kloof tussen deze twee, maar blijven ongelooflijk moeilijk te vinden. Wetenschappers zijn van mening dat IMBH’s een sleutelrol kunnen spelen in de groei van superzware zwarte gaten, maar door hun relatieve schaarste zijn ze moeilijk te bestuderen.
“We zijn uitstekend in het vinden van superzware zwarte gaten, en dankzij LIGO-Virgo-Kagra zwaartekrachtgolfdetectoren worden we steeds beter in het vinden van stellaire zwarte gaten, maar ik kon op mijn handen rekenen op het aantal kandidaten voor zwarte gaten met een gemiddelde massa die een soort van consensus hebben bereikt binnen de astronomische gemeenschap,” zei Dage.
Aanwijzingen voor formatie en omgeving
De ontdekking van deze buiten het centrum gelegen TDE geeft aanwijzingen over waar IMBH’s zich zouden kunnen bevinden. Astronomen denken dat de gebeurtenis plaatsvond in een dichte sterrenhoop, zoals een bolvormige sterrenhoop of een ultracompact dwergstelsel (UCD). Deze omgevingen zitten vol met verouderende sterren, die voldoende brandstof bieden voor het samensmelten en groeien van zwarte gaten.
Over de oorsprong van UCD’s zelf wordt gedebatteerd. Sommige kunnen overblijfselen zijn van gestripte dwergstelsels, terwijl andere het resultaat kunnen zijn van botsende bolvormige sterrenhopen. Bepalen welk scenario correct is, zou inzichten kunnen onthullen in hoe IMBH’s zich vormen en evolueren.
De toekomst van IMBH-jacht
Verwacht wordt dat toekomstige telescopen, zoals het Vera C. Rubin Observatorium, een revolutie teweeg zullen brengen in de zoektocht naar IMBH’s. De tien jaar durende Legacy Survey of Space and Time zal miljoenen sterrenhopen scannen, waardoor de kans groter wordt dat er meer TDE’s worden gedetecteerd die door deze ongrijpbare objecten worden veroorzaakt.
De ontdekking van AT2022zod biedt een cruciale stap voorwaarts in het begrijpen van de populatie van zwarte gaten met gemiddelde massa, en hoe deze bijdragen aan het grotere kosmische ecosysteem.
Met voortdurende observaties en verbeterde technologie zijn wetenschappers klaar om eindelijk de mysteries rond deze ‘missing link’ zwarte gaten te ontrafelen.
