Afbeelding
© Santiago Lombeyda/Caltech Center for Data-Driven Discovery
Twee superzware zwarte gaten smelten waarschijnlijk over een miljoen jaar samen.
Astronomen hebben twee ver weg gelegen superzware zwarte gaten gevonden die op het punt staan samen te smelten. De honderden miljoenen zonsmassa's wegende monsters zitten in het midden van twee sterrenstelsels die volgens theoretische modellen over een miljoen jaar botsen. Zodra dat gebeurt, smelten beide zwarte gaten ook samen.

De astronomen publiceerden hun resultaat in het vakblad Nature en gepresenteerden hun bevindingen op de 225ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in het Amerikaanse Seattle.

Zij kwamen de botsende zwarte gaten op het spoor bij een zoektocht naar zogeheten quasars, superheldere objecten waarvan astronomen sterk vermoeden dat in het binnenste een superzwaar zwart gat schuilt. De quasarzoektocht vond plaats in het kader van de Catalina Real-Time Transient Survey (CRTS). Daarbij brachten astronomen met drie telescopen in de VS en Australië veranderingen in de helderheid van het uitgezonden licht van een kwart miljoen quasars in beeld.

Bij twintig van de quasars bleken de schommelingen in de waargenomen helderheid een regelmatig patroon te volgen. Volgens CRTS-projectleider George Djorgovsky, verbonden aan het California Institute of Technology, is dat opzienbarend omdat dergelijke schommelingen bij quasars normaal gesproken juist chaotisch zijn.

Van die quasars bleek eentje met de naam PG 1302-102 het opmerkelijkst. Het sterke en heldere signaal van die quasar bleek elke vijf jaar vanuit de aarde gezien 'aan' te gaan. 'Het precieze mechanisme van de helderheidsvariaties in quasars is niet bekend, maar het repeterende signaal moet wel het resultaat zijn van twee superzware zwarte gaten die in het eindstadium van een fusie zijn,' aldus Djorgovsky. Met andere woorden: de regelmatige schommeling in helderheid komt doordat de twee superzware zwarte gaten met elkaar verwikkeld zijn in een fatale dans.

Om uit te sluiten dat wat zij maten niet op toeval berust, legde Djorgovsky de gegevens uit de CRTS naast die van andere surveys. 'De theorie voorspelt het, maar het is nooit eerder waargenomen.'

Gloeiend plasma

De superzwarte gaten in het binnenste van de quasars zijn in zekere zin de batterijen waarop deze superheldere objecten draaien. De zwarte gaten zenden zelf geen licht uit, maar trekken wel materie uit hun omgeving aan. Rond zo'n zwart gat vormt dan een afgeplatte schijf met materie, een zogeheten accretieschijf. Daarin kan de materie zulke hoge snelheden behalen dat bij botsingen extreem energierijk plasma kan ontstaan, de vierde en meest spectaculaire fase waarin materie kan voorkomen (naast vast, vloeibaar en gasvormig). Een deel van dat gloeiende plasma rond het zwarte gat wordt terug de ruimte ingeblazen in duidelijk zichtbare stromen, zogeheten jets.

Wanneer een tweede superzwaar zwart gat in de buurt zit van het eerste, verandert deze door middel van de invloed van zijn zwaartekracht de snelheid en richting van deze jets. Dat kan de waargenomen helderheidsschommelingen verklaren, stellen de astronomen. Een ander object zou datzelfde effect namelijk niet voor zijn rekening kunnen nemen. Elk ander object zou immers ten prooi vallen aan het andere zwarte gat, en worden verzwolgen.

Paringsdans

Alle bekende naar elkaar toe spiraliserende superzwarte gaten staan op onderlinge afstanden van tienduizenden tot honderdduizenden lichtjaren. Een botsing of samensmelting duurt dan nog miljoenen of miljarden jaren. De paringsdans van het dubbele zwarte gat in PG 1302-102 wordt uitgevoerd op slechts een paar honderdste van een lichtjaar afstand. De slotakte zou al binnen een miljoen jaar kunnen plaatsvinden.

Een groot deel van de immense hoeveelheid energie die daarbij vrijkomt zal zich manifesteren in de vorm van de door Einstein voorspelde maar nog nooit direct waargenomen zwaartekrachtsgolven. Mogelijk biedt dit kosmische spektakelstuk astronomen de kans deze golven in het weefsel van onze werkelijkheid voor het eerst daadwerkelijk te zien.