Zwarte gaten zijn niet de stille stofzuigers van science fiction. Ze zijn rommelig. Gewelddadig dus.
Astronomen die de Very Large Telescope (VLT) gebruiken, hebben een zeldzame glimp van deze chaos vastgelegd. Het onderwerp is Swift J1727.8-1613, een systeem dat zich op ongeveer 8.800 lichtjaar van de aarde bevindt. Dit specifieke zwarte gat maakte in 2023 een voedselwaanzin door. Het werd een van de helderste röntgenbronnen die vanaf onze planeet zichtbaar zijn.
Maar hier is de wending. De nasleep was niet stil. Het was winderig.
Waarom zwarte gaten minder efficiënte eters zijn dan we dachten
De algemene veronderstelling is dat zwarte gaten bodemloze putten zijn. Materie valt erin. Het licht gaat uit. Spel voorbij.
De gegevens over Swift J1727.8–1613 zijn het daar niet mee eens.
Een team onder leiding van Noel Castro Segura van de Universiteit van Warwick zag hoe dit zwarte gat een begeleidende ster ontnam. Ze verwachtten dat alles in de waarnemingshorizon zou worden gezogen. In plaats daarvan zagen ze een complex spijsverteringssysteem aan het werk. Er werd wat materiaal gegeten. Een groot deel ervan werd met hoge snelheid terug de ruimte in geschoten.
“Wat we zien is veel meer dan alleen maar slikken. Er valt materie in, het systeem verwerkt het materiaal en een verrassende hoeveelheid wordt weer uitgestoten.”
Het team vond iets dat contra-intuïtief was. De grootste uitstroom vond plaats toen de honger van het zwarte gat feitelijk lager was dan eerder werd gedacht. Het is alsof iemand een maaltijd afmaakt door de helft van het eten tegen de muur te gooien.
Als zwarte gaten hun maaltijden niet eens kunnen bewaren, wat betekent dat dan voor de manier waarop sterren evolueren?
Kijken hoe de accretieschijf in de loop van de tijd verandert
De meeste onderzoeken kijken naar één enkel moment. Een explosie. Een flits. Dan kijken ze weg.
Segura en haar collega’s stopten niet. Ze zagen het systeem in realtime veranderen. Ze keken naar de ‘film’ van een voedend zwart gat.
Zo ziet dat er fysiek uit:
1. Een ster komt te dichtbij.
2. De zwaartekracht van het zwarte gat verscheurt het.
3. De stellaire materie valt niet recht naar binnen. Het heeft een impulsmoment.
4. Het wervelt rond in een structuur die een accretieschijf wordt genoemd.
De schijf raakt oververhit. Het gloeit. Wrijving en getijdenkrachten koken het.
Terwijl het zwarte gat plasmastralen uitstraalde, veranderde de accretieschijf zelf van vorm. Het kromgetrokken. Het paste zich aan. Het verband tussen de vallende materie en de uitbarstende jets is niet slechts een oorzaak-gevolg. Het is een feedbackloop. Het systeem praat tegen zichzelf.
En toen de voederwaanzin ophield? De wind hield er niet mee op.
Dicht gas bleef wegstromen. Het zwarte gat bleef massa verliezen. De onderzoekers suggereren dat de totale hoeveelheid materiaal die terug in de ruimte wordt teruggegooid, gelijk zou kunnen zijn aan de hoeveelheid die daadwerkelijk wordt geconsumeerd. De helft van de maaltijd verloren. Half opgegeten.
Hoe het uitwerpen van straalmotoren de evolutiemodellen van sterren verandert
Dit gaat niet alleen over één zwart gat. Het gaat over hoe we de levenscyclus van dubbelsterren in sterrenstelsels berekenen.
Als de helft van de materie wordt uitgestoten in plaats van geaccreteerd, zijn zwarte gaten veel minder efficiënt in het groeien dan onze huidige modellen aannemen. Dit verandert de wiskunde. Het verandert de tijdlijnen.
Kyle Solomons, een promovendus aan de Universiteit van Kaapstad die deel uitmaakte van het onderzoek, wees erop dat we meestal alleen naar de openingsact kijken.
“Meestal neigen we naar het dramatische vuurwerk… maar onze observaties laten zien dat de finale het intense deel kan zijn.”
De ‘kosmische indigestie’ van Swift J1727.5–1613 geeft het duidelijkste beeld dat we ooit van dit proces hebben gehad. Het gaat niet alleen om de zwaartekracht die dingen naar binnen trekt. Het gaat ook om de druk die dingen naar buiten duwt.
Het zwarte gat at niet alleen. Het stikte. En het spuugde het door de hele buurt.
Wat gebeurt er met het uitgestoten stellaire puin? Vormt het nieuwe sterren? Of drijft het gewoon weg in de leegte? We weten het nog niet. Maar nu weten we dat het zwarte gat het probeerde te behouden. Mislukt. En bleef het proberen.
