New Scientist NL · Wetenschap

Snelste ster ooit gezien in het midden van de Melkweg

Een recent ontdekte ster, S301 genaamd, is de snelst bewegende ster die astronomen ooit hebben waargenomen en bevindt zich dichter bij een superzwaar zwart gat dan enige andere bekende ster. Deze unieke positie kan helpen bij het ontcijferen van de regels van de zwaartekracht.

Een ster in het midden van ons sterrenstelsel, de Melkweg, vliegt met een snelheid van meer dan 8 procent van de lichtsnelheid zijn baan rond. Dit maakt hem de snelste ster die astronomen ooit hebben waargenomen.

Daarnaast staat de ster, S301 genaamd, dichter bij een superzwaar zwart gat dan al zijn collega’s. Dankzij deze bijzondere positie kan S301 ons helpen de regels van de zwaartekracht te ontcijferen.

Astronoom Stefan Gillessen en zijn collega’s van het Max Planck-Instituut voor Buitenaardse Natuurkunde in Duitsland vonden S301 met de Very Large Telescope in Chili. Ze houden de ster al sinds 2023 in de gaten, zodat ze genoeg meetgegevens konden verzamelen om zijn baan te bepalen.

Tijdens zijn dichtste nadering is S301 maar 1,8 miljard kilometer verwijderd van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het midden van de Melkweg. Dat is slechts twaalf keer de afstand tussen de aarde en de zon, en tien keer zo dicht bij Sagittarius A* als de vorige recordhouder. ‘Als je op een planeet in de buurt van deze ster zou wonen, zou de grootte van het zwarte gat op het dichtstbijzijnde punt ongeveer even groot zijn als de volle maan vanaf de aarde – geweldig’, zegt Gillessen.

Het feit dat S301 zo dicht in de buurt komt van het zwarte gat betekent dat de ster door een zeer extreme zwaartekrachtomgeving beweegt. In de buurt van een zwart gat vervormt de ruimtetijd. Als een zwart gat ronddraait, vervormt dat de ruimtetijd nog sterker: het gat sleept de omliggende ruimtetijd dan als het ware met zich mee. Dit heet frame-dragging.

‘De aarde doet dit ook: we kunnen met satellieten om de aarde meten dat er een zeer, zeer lichte mate van frame-dragging plaatsvindt ten gevolge van de rotatie van de aarde,’ zegt astronoom Tuan Do van de Universiteit van Californië, Los Angeles, die niet betrokken is bij het onderzoek. ‘Dit is hetzelfde effect, alleen met heel andere objecten.’

De draaiing van een zwart gat bepalen, is erg moeilijk. Een zwart gat heeft immers geen zichtbaar oppervlak waaraan je de rotatie kunt aflezen, zoals bij bijvoorbeeld een planeet wel het geval is. De meest precieze manier om de draaiing te meten, zou zijn door de mate van frame-dragging te bepalen. S301 is de eerste ster die dicht genoeg in de buurt komt van een zwart gat om dat effect te ondergaan.

‘We laten een blad los in de wind en kunnen aan de manier waarop het blad tuimelt zien hoe de lucht beweegt,’ zegt Gillessen. ‘Een ster is het perfecte blad om te laten vallen om de beweging van de ruimtetijd te zien.’

Het daadwerkelijk meten van de draaiing van Sagittarius A* met deze methode zal waarschijnlijk zo’n tien jaar duren, zegt Gillessen. Het kan sneller als we meer soortgelijke sterren vinden.

‘Met een enkele ster duurt het een hele tijd, maar het zal alsnog de beste benadering van draaiing opleveren die we tot dusver hebben,’ zegt astronoom Ziri Younsi van University College London. ‘Als je een andere ster kan vinden die nog dichterbij staat, dan is het beter. Als je een hele groep sterren kan vinden, dan heb je de jackpot te pakken.’

Gillessen en zijn team hebben verschillende kandidaten voor sterren op het oog die iets verder van het zwarte gat verwijderd staan dan S301. Ze hebben nog geen sterren dichterbij gevonden, zegt hij.

Als we uiteindelijk de draaiing van een zwart gat kunnen meten, zal het een cruciaal stukje zijn van de kosmische puzzel. Het kan ons namelijk helpen te begrijpen hoe zwarte gaten hebben bijgedragen aan de evolutie van het universum.

Verder kan het ook een beginnetje geven om het gedrag van de zwaartekracht in extreme omgevingen te begrijpen. Dit laatste is extreem complex om te bestuderen. ‘Een zwart gat heeft slechts drie meetbare eigenschappen: een massa, een draaiing en mogelijk een elektrische lading. De massa leverde in 2020 een Nobelprijs op, dus als je de draaiing kan vinden, kun je over twintig jaar wellicht een telefoontje uit Stockholm verwachten,’ zegt Gillessen.

AI-samenvatting op basis van de bron.