Speuren naar onzichtbare zwarte gaten: astronomen vinden één veelbelovende kandidaat
Ergens in onze Melkweg zweven naar schatting honderd miljoen zwarte gaten rond. Ze zenden geen licht uit en trekken vaak geen ster in hun buurt aan. Daardoor zijn ze vrijwel onmogelijk te zien. Toch is een groep astronomen erin geslaagd om er eentje op het spoor te komen, al is het bewijs nog niet compleet.
Een zwart gat is een plek in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Losse, eenzame zwarte gaten (dus niet in een dubbelster) zijn vrijwel niet direct waar te nemen. De enige bewezen methode om ze op te sporen heet microlensing: een zwart gat dat toevallig precies voor een verder gelegen ster langs beweegt, buigt het licht van die ster met zijn zwaartekracht. Dat licht wordt daardoor tijdelijk feller. Zo'n zwart gat werkt dus als een soort onzichtbare vergrootglas.
Tien jaar aan data
De onderzoekers combineerden tien jaar aan waarnemingen van twee telescoopprojecten, OGLE en MOA, met scherpe beelden van de Keck-telescoop op Hawaï. Die telescoop heeft adaptieve optiek: een techniek die de vervorming van de atmosfeer corrigeert, waardoor je extreem scherpe foto's krijgt. Daarmee konden ze niet alleen zien hoe fel een ster oplichtte, maar ook heel precies meten of de positie van het licht aan de hemel een beetje verschoof. Beide aanwijzingen samen helpen om de massa van het onzichtbare object te schatten.
Het team onderzocht vier langdurige microlensing-gebeurtenissen, met de wat cryptische namen OGLE-2012-BLG-0169, OGLE-2014-BLG-0613, OGLE-2015-BLG-0029 en OGLE-2015-BLG-0211. Bij drie daarvan konden ze een zwart gat uitsluiten. Waarschijnlijk gaat het daar om gewone sterren of witte dwergen, de uitgebrande kernen van sterren zoals onze zon.
Eén kandidaat blijft over
Bij de vierde gebeurtenis, OGLE-2015-BLG-0211, kon een zwart gat niet worden uitgesloten. De meting was hier lastig door slechte waarnemingsomstandigheden en onzekerheden in het referentiekader dat gebruikt wordt om posities aan de hemel te meten. Daardoor is de massa van het object slecht bepaald: met 68 procent zekerheid (1 sigma) ligt de bovengrens op 3,2 keer de massa van de zon, met 99,7 procent zekerheid (3 sigma) op 21,6 zonsmassa's. Dat is een grote onzekerheidsmarge, dus zekerheid is er nog niet.
Tellen we deze vier events op bij eerder onderzoek naar zes vergelijkbare langdurige gebeurtenissen, dan is er tot nu toe één zwart gat écht bevestigd, met deze tweede kandidaat die nog niet is afgeschreven.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is geen bevestigde ontdekking van een nieuw zwart gat. De onderzoekers benadrukken zelf dat de meting van OGLE-2015-BLG-0211 slecht is vastgesteld door meetproblemen. Pas met nieuwe gegevens, bijvoorbeeld uit de komende Gaia-datarelease, kan duidelijk worden of het hier echt om een zwart gat gaat.
Waarom is dit onderzoek toch belangrijk? Om te begrijpen hoe zwarte gaten ontstaan, uit welke soort sterren ze komen en hoe vaak dat gebeurt, hebben astronomen een grotere verzameling bevestigde, eenzame zwarte gaten nodig. Op dit moment is die verzameling nog piepklein. De onderzoekers verwachten dat toekomstige telescopen zoals Rubin en Roman, samen met scherpere beelden van de JWST-ruimtetelescoop en grote grondtelescopen, de komende jaren veel meer van dit soort kandidaten zullen opleveren.
Bron: A Search For Stellar-mass Black Holes Via Astrometric Microlensing II: 2012-2015 Keck Candidates