Nieuwe ster duikt gevaarlijk dicht langs ons zwarte gat, en dat is goed nieuws voor natuurkunde
In het hart van onze Melkweg zweeft een superzwaar zwart gat: Sgr A*. Sterrenkundigen volgen al jaren sterren die er rakelings omheen draaien. Nu is er een nieuwe ontdekt die dichterbij komt dan ooit, en dat opent een unieke kans om Einsteins beroemdste theorie op de proef te stellen.
De ster heet S301. Hij draait in een baan om Sgr A* en komt op zijn dichtste punt (het punt dat sterrenkundigen het "pericentrum" noemen) tien keer dichter bij het zwarte gat dan de bekendste ster in dit gebied, S2. Ter vergelijking: S2 gold al als extreem, omdat hij op zijn dichtste punt met duizelingwekkende snelheid rakelings langs het zwarte gat scheert. S301 doet dat dus nog eens tien keer intenser.
Waarom is dat belangrijk? Dicht bij een zwart gat is de zwaartekracht zo sterk, dat de ruimtetijd zelf flink wordt vervormd. Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie moet die vervorming een heel precies patroon volgen, beschreven door de zogeheten Schwarzschild-geometrie (de wiskundige beschrijving van hoe ruimte en tijd zich rond een niet-draaiend zwart gat gedragen). Hoe dichter een ster bij het zwarte gat komt, hoe duidelijker je kunt zien of de werkelijkheid overeenkomt met die voorspelling, of dat er iets anders aan de hand is.
Rekenwerk met telescopen van de toekomst
Een team van onderzoekers heeft een nieuwe rekenmethode ontwikkeld om te voorspellen hoe sterk de baan van S301 zou afwijken als het zwarte gat net iets anders in elkaar zit dan Einsteins theorie zegt. Ze keken onder andere naar de invloed van de spin van het zwarte gat: hoe snel het zwarte gat om zijn eigen as draait, wat de ruimtetijd eromheen extra verdraait.
Ze berekenden hoe groot de maximale afwijking in de positie van S301 aan de hemel zou zijn, gemeten over één volledige omloop. Met de verwachte precisie van GRAVITY+, een toekomstige upgrade van een bestaande telescoopinstrumentcombinatie, kan die afwijking al zichtbaar worden voor verschillende varianten van niet-draaiende zwarte gaten én voor forse effecten van spin. Met nog preciezere technieken, telescopen die als het ware met elkaar samenwerken over afstanden van kilometers (interferometrie), zouden zelfs veel kleinere afwijkingen meetbaar worden.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit onderzoek is een berekening vooraf, geen daadwerkelijke meting. S301 is pas ontdekt en de voorspelde metingen moeten nog gebeuren met instrumenten die deels nog niet eens af zijn. Er is dus nog niets vastgesteld over afwijkingen van Einsteins theorie. Het onderzoek laat vooral zien dát S301 een veelbelovende kandidaat is om in de toekomst mee te testen, niet wat de uitkomst van die test zal zijn.
Toch is dit een belangrijke stap. Elke ster die dichter bij een zwart gat draait, is een preciezere meetlat voor de natuurkunde. Met S301 krijgen onderzoekers straks een scherper instrument in handen om te checken of Einstein nog steeds gelijk heeft, of dat er ruimte is voor nieuwe natuurkunde rond deze extreme plekken in het heelal.