Astronomen hebben voor het eerst rechtstreeks een massieve ster waargenomen die in een zwart gat instortte zonder dat er sprake was van een supernova-explosie. Deze ontdekking daagt eerdere aannames over de onvermijdelijke explosieve dood van superreuzensterren uit en biedt cruciale inzichten in de vorming van zwarte gaten.
De verdwijnende ster: M31-2014-DS1
De ster, genaamd M31-2014-DS1, bevond zich in het nabijgelegen Andromedastelsel. Tussen 2017 en 2022 onderging het een dramatische en aanhoudende verduistering, waarbij het met een factor 10.000 vervaagde in zichtbaar licht en met een factor 10 in de totale uitstoot. In tegenstelling tot typische supernovae, die helder oplichten voordat ze vervagen, verdween deze ster eenvoudigweg uit het zicht. Daaropvolgende waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop en observatoria op de grond onthulden slechts een zwak, rood overblijfsel, zwaar gehuld in stof – een spookachtige echo van zijn vroegere schittering.
Dit is belangrijk omdat het suggereert dat niet alle massieve sterren hun leven beëindigen in spectaculaire explosies. In plaats daarvan storten sommige direct in zwarte gaten in, een proces dat eerder werd getheoretiseerd maar zelden werd waargenomen.
Mislukte supernovae en de rol van convectie
Het onderzoeksteam, onder leiding van Kishalay De van Columbia University, identificeerde een andere ster, NGC 6946-BH1, die een soortgelijk patroon vertoonde. Dit leidde tot een belangrijk inzicht: de buitenste lagen van de ster vielen niet onmiddellijk naar binnen. In plaats daarvan speelde convectie – de beweging van hete en koele gassen binnen de ster – een cruciale rol.
*Het instorten van de kern veroorzaakte geen supernova, omdat de interne convectie van de ster verhinderde dat de buitenste lagen onmiddellijk implodeerden. * De snel bewegende gassen vormden een roterende schijf rond het opkomende zwarte gat, waarbij materiaal langzaam in de loop van tientallen jaren in plaats van maanden werd aangegroeid. Dit proces zorgt voor waarneembare infraroodverheldering als gevolg van stofvorming, die blijft hangen lang nadat de ster is verdwenen.
Implicaties voor de vorming van zwarte gaten
Deze ontdekking heeft bredere implicaties voor het begrijpen van de evolutie van sterren en de demografische gegevens van zwarte gaten. De bevinding suggereert dat het lot van massieve sterren niet vooraf bepaald is. Sterren met een vergelijkbare massa kunnen exploderen als supernova of direct instorten in zwarte gaten, afhankelijk van de complexe interne dynamiek waarbij zwaartekracht, gasdruk en schokgolven betrokken zijn.
“De dramatische en aanhoudende vervaging van deze ster is zeer ongebruikelijk en suggereert dat er geen supernova heeft plaatsgevonden, waardoor de kern van de ster direct in een zwart gat instortte”, aldus Dr. De. De langzamere accretiesnelheid veroorzaakt door convectief materiaal betekent ook dat de resulterende zwarte gaten mogelijk langer detecteerbaar zijn dan eerder werd gedacht.
De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Science, vertegenwoordigen een cruciale stap voorwaarts in ons begrip van hoe zwarte gaten ontstaan. Door dit proces rechtstreeks te observeren, kunnen astronomen hun modellen verfijnen en de populatie van zwarte gaten met stellaire massa in sterrenstelsels buiten het onze beter voorspellen.
De studie benadrukt dat het universum veel genuanceerder is dan ooit werd gedacht – zelfs de dood van sterren kan de verwachtingen tarten.
