Kosmische botsing brengt nieuw type zwart gat voort

Voor het eerst zagen astrofysici hoe twee zwarte gaten met elkaar versmolten tot een zwart gat van de zogeheten middenklasse met ruim 100 keer zo veel massa als de zon.

Voor het eerst zagen astrofysici hoe twee zwarte gaten met elkaar versmolten tot een zwart gat van de zogeheten middenklasse met ruim 100 keer zo veel massa als de zon.

Getty Images

Astrofysici waren onlangs getuige van de tot nog toe grootste botsing tussen twee zwarte gaten. Het resultaat is een zwart gat van een type dat we nooit hebben gezien.

De twee zwarte gaten hadden 66 en 85 keer zo veel massa als de zon, en uit berekeningen blijkt dat de samensmelting resulteerde in een zwart gat van 142 keer de zonnemassa.

De botsing gaf een energie van negen zonnemassa’s vrij. De meeste energie vliegt door de ruimte in de vorm van gravitatiegolven, die de twee detectoren LIGO in de VS en Virgo in Italië kunnen meten.

© LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Gravitatiegolven geven grootte van zwarte gaten aan

Als zwarte gaten versmelten, komen er bergen energie vrij in de vorm van gravitatiegolven, die door de ruimte trekken. De kracht van de golven geeft aan hoe zwaar de zwarte gaten waren.

Grens lag bij 100 zonnemassa’s

Tot dusver resulteerden de samensmeltingen van zwarte gaten waarvan de LIGO en Virgo gravitatiegolven hebben gemeten, in zwarte gaten van minder dan 100 zonnemassa’s.

Nieuwe botsing breekt records

Analyses van de twee versmeltende gaten wijzen nu uit dat ze 66 respectievelijk 85 zonnemassa’s groot waren. Het resultaat is een zwart gat van 142 zonnemassa’s.

De samensmelting van de twee zwarte gaten is niet alleen de grootste, maar ook de verste waarvan onderzoekers gravitatiegolven hebben opgevangen. Het gebied bevindt zich op 17 miljard lichtjaar afstand.

Dat wil niet zeggen dat het 17 miljard jaar geleden is gebeurd; dat was ‘slechts’ 7 miljard jaar, dus toen het heelal ongeveer half zo oud was als nu. Door de uitdijing van het heelal is het gebied echter verder van ons verwijderd geraakt.

De gigantische botsing tussen twee zwarte gaten bracht zogeheten gravitatiegolven voort, die 7 miljard jaar door het heelal zijn gevlogen voor ze werden opgevangen door de detectoren Virgo (inzet) en LIGO.

© Getty Images & The Virgo Collaboration

Het zwarte gat van 142 zonnemassa’s is het eerste middelgrote dat gevonden is. Zo’n zwart gat ontstaat volgens de theorie doordat twee of meer zwarte gaten versmelten.

Gat ontstond door meer botsingen

De kleinere gaten ontstaan door instortende sterren, die nog geen 60 zonnemassa’s groot zijn. Als een ster zwaarder is dan dat, blaast hij zichzelf op en wordt hij geen zwart gat.

De zwarte gaten van 66 en 85 zonnemassa’s zijn daarom volgens de onderzoekers mogelijk zelf ook ontstaan bij versmeltingen.

© Shutterstock

1. Oorspronkelijk zwart gat

Volgens theorieën zijn er in het jonge heelal minuscule zwarte gaten gevormd ter grootte van een atoom en niet zwaarder dan een flinke berg.

© Shutterstock

2. Stellair zwart gat

Ontstaat als een ster van 5-60 zonnemassa’s opbrandt en instort. Als de ster meer weegt, blaast hij zichzelf op in plaats van als zwart gat te eindigen.

© Shutterstock

3. Middelgroot zwart gat

Weegt 100 tot 100.000 zonnemassa’s. Ontstaat als twee of meer stellaire zwarte gaten versmelten tot een zwaarder zwart gat.

© Shutterstock

4. Superzwaar zwart gat

Weegt meer dan 1 miljoen zonnemassa’s en is vermoedelijk in het hart van bijna alle sterrenstelsels te vinden. Ontstaat naarmate het sterrenstelsel eromheen vorm krijgt.

Astronomen zoeken alleen nog bewijzen voor de kleinste klasse zwarte gaten. Volgens de theorie werden die kort na de oerknal gevormd en wegen ze niet meer dan een flinke berg. Er is echter nog geen spoor van gevonden.