Astronomen zijn mogelijk in realtime getuige van een zeldzame kosmische gebeurtenis. Nieuwe analyse van het blazarstelsel Mrk 501 suggereert dat de kern ervan niet één, maar twee superzware zwarte gaten bevat die opgesloten zitten in een strakke orbitale dans – een combinatie die zou kunnen uitmonden in een enorme botsing binnen de volgende eeuw.
De ontdekking van een dubbeljet
De studie, geleid door astronoom Silke Britzen van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie, richt zich op het bijzondere gedrag van Mrk 501, op een afstand van ongeveer 464 miljoen lichtjaar. Als een blazar beschikt dit sterrenstelsel over een actief superzwaar zwart gat met een snelle plasmastraal die vrijwel direct op de aarde is gericht, waardoor het ongelooflijk helder is maar moeilijk in detail te bestuderen.
Door radiotelescopen met ultrahoge resolutie te gebruiken om de melkweg gedurende een periode van 23 jaar te monitoren, hebben onderzoekers een fenomeen geïdentificeerd dat nog nooit eerder in een blazarkern is waargenomen: een dubbelstraalsysteem.
De belangrijkste bevindingen uit de analyse zijn onder meer:
- Een “wiebelende” jet: De onderzoekers observeerden een cyclus van zeven jaar in de lichtfluctuaties, die lijkt op een tol die op zijn as wankelt. Dit suggereert dat het hele straalsysteem zwaait.
- Een snelle baan: Er werd een tweede, kortere cyclus van ongeveer 121 dagen gedetecteerd. Dit komt overeen met twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien op een afstand van 250 tot 540 keer de afstand tussen de aarde en de zon.
- Tegenovergestelde roterende beweging: De gegevens onthulden een tweede, zwakkere straal die tegen de klok in rond de radiokern draaide, een signatuur die sterk duidt op een binair zwart gat-systeem.
Het “laatste parsecprobleem” oplossen
Deze ontdekking is belangrijk omdat het een van de meest duurzame mysteries in de kosmologie aanpakt: het laatste parsec-probleem.
Wanneer twee sterrenstelsels botsen, worden hun centrale superzware zwarte gaten naar elkaar toe getrokken. Terwijl ze in een baan om de aarde draaien, verliezen ze energie aan omringende sterren en gas, waardoor hun baan kleiner wordt. Theoretische modellen suggereren echter dat zodra de zwarte gaten een afstand van ongeveer één parsec (ongeveer 3,26 lichtjaar) bereiken, ze mogelijk geen materiaal meer in de buurt hebben om mee te communiceren. Zonder deze ‘wrijving’ zouden hun banen kunnen vastlopen, wat mogelijk langer zou duren dan de huidige leeftijd van het universum.
Als de bevindingen in Mrk 501 worden bevestigd, zijn de twee zwarte gaten slechts 0,0026 parsec van elkaar verwijderd. Dit geeft aan dat deze kosmische reuzen met succes de ‘stall’ hebben omzeild en actief naar elkaar toe bewegen, wat bewijst dat er mechanismen bestaan om die laatste kloof te overbruggen.
Waarom dit belangrijk is voor de wetenschap
Superzware zwarte gaten – variërend van miljoenen tot miljarden keer de massa van onze zon – zijn de zwaartekrachtankers van grote sterrenstelsels. Toch hebben we er nog steeds moeite mee om te begrijpen hoe ze zo enorm groot kunnen worden. Hoewel kleinere zwarte gaten met ‘stellaire massa’ goed worden begrepen, blijft de evolutie van deze kolossen gehuld in mysterie.
De samensmelting van twee superzware zwarte gaten wordt in de astronomie beschouwd als een ‘witte walvis’. Vanwege hun enorme omvang vereist het detecteren van de zwaartekrachtsgolven die ze uitzenden gespecialiseerde hulpmiddelen zoals pulsar timing arrays.
“Als er zwaartekrachtgolven worden gedetecteerd, kunnen we hun frequentie zelfs gestaag zien stijgen naarmate de twee reuzen spiraalvormig naar een botsing toe bewegen, wat een zeldzame kans biedt om een superzware samensmelting van zwarte gaten te zien plaatsvinden.”
— Héctor Olivares, astronoom aan de Radboud Universiteit
Conclusie
Als de binaire aard van Mrk 501 wordt bevestigd, zou dit de mensheid een plaats op de eerste rij bieden voor een monumentale kosmische fusie. Met een voorspelde botsingstijd van minder dan 100 jaar biedt dit sterrenstelsel een unieke kans om de levenscyclus van superzware zwarte gaten binnen één mensenleven waar te nemen.
