Het mysterieuze object is mogelijk het lichtste zwarte gat dat we ooit hebben gezien

Een vreemd object op ongeveer 40.000 lichtjaar afstand is de zwaarste neutronenster of het lichtste zwarte gat dat we ooit hebben gezien, gelegen in een mysterieuze leegte van objecten die astronomen nog nooit rechtstreeks hebben waargenomen.

Een neutronenster wordt gevormd wanneer een ster zonder brandstof komt te zitten en onder zijn eigen zwaartekracht instort, waardoor een schokgolf ontstaat die een supernova wordt genoemd en een ultradichte kern achterblijft. Volgens astrofysische berekeningen moeten deze kernen onder een bepaalde massa blijven, ongeveer 2,2 keer de massa van de zon, anders zullen ze nog verder instorten, waardoor een zwart gat ontstaat.

Zwarte gaten zijn echter alleen waargenomen met een massa groter dan vijf keer die van de zon, waardoor er een gat in de schaal ontstaat tussen neutronensterren en zwarte gaten. Zwaartekrachtgolfobservatoria hebben in deze kloof enkele dichte objecten waargenomen, maar astronomen hebben ze nog nooit met conventionele telescopen gezien.

Ewan Barr van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Duitsland en zijn collega’s ontdekten het object met een massa van 2,5 zonsmassa door een pulsar te observeren die eromheen draaide. Een pulsar is een neutronenster die met regelmatige tussenpozen van milliseconden lichtpulsen uitzendt als gevolg van een intens magnetisch veld.

Pulsars zenden licht uit met opmerkelijke regelmaat, maar zeer massieve objecten in de buurt kunnen deze ritmes vervormen, zoals voorspeld door de relativiteitstheorie van Albert Einstein. Door pulsars ruim een ​​jaar lang te observeren met de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika, konden Barr en zijn team de massa van de partner van de pulsar berekenen.

“Wat we in dit binaire systeem hebben gevonden, kijkt verder dan dat [upper limit for neutron star mass]wat erop zou kunnen wijzen dat er óf een nieuwe natuurkunde aan de hand is en dat dit een nieuw soort ster is, óf dat het gewoon een zwart gat is en het lichtste zwarte gat met stellaire massa dat ooit is gevonden, zoals deze,’ zegt Barr.

De pulsar bevindt zich in een bolvormige sterrenhoop, een gebied met dicht opeengepakte sterren en meer exotische objecten die dicht bij elkaar kunnen passeren. Deze ongebruikelijke interacties zouden het mysterieuze object kunnen verklaren, zegt Barr.

Als het een zwart gat is, kunnen onderzoekers theorieën over de zwaartekracht testen die voorheen niet mogelijk waren. “Een pulsar is gewoon een belachelijk nauwkeurig meetapparaat dat je in een baan rond een zwart gat hebt en dat nergens heen gaat; het zal er de komende miljard jaar zijn”, zegt Barr. “Dit is dus een ongelooflijk stabiel, natuurlijk proefbed om naar de fysica van zwarte gaten te kijken.”

‘Als het een neutronenster is, dan is hij massiever dan welke neutronenster dan ook die we ooit hebben gezien’, zegt Christine Done van de Universiteit van Durham, Verenigd Koninkrijk. “Het vertelt ons feitelijk de uiteindelijke dichtheden die sterren kunnen ondersteunen voordat ze onder hun eigen zwaartekracht instorten en zwarte gaten worden. We kennen de fysica van materie bij deze extreme dichtheden niet; we weten niet wat die limiet is.”

Barr en zijn team zijn van plan de pulsar de komende jaren met andere telescopen te observeren, op zoek naar aanwijzingen die kunnen onthullen wat het is. Als het een zwart gat is, zouden we de baan van de pulsar in de loop van de tijd moeten zien veranderen naarmate het zwarte gat de ruimtetijd om zich heen trekt, net zoals een schip kleinere boten in zijn kielzog trekt. Of, als het een neutronenster is, kunnen ze het licht detecteren met gevoeligere instrumenten.