Voor de beste ervaring schakelt u JavaScript in en gebruikt u een moderne browser!
EN

Het bekende stellaire zwarte gat Cygnus X-1 is niet 15, maar 21 zonsmassa's zwaar. Dat blijkt uit nieuwe waarnemingen van sterrenkundigen van onder meer de Universiteit van Amsterdam. De resultaten zijn gepubliceerd in Science. De waarnemingen zijn goed nieuws voor astronomen, want daarmee wordt de kloof kleiner tussen lichte, stellaire zwarte gaten en middelzware zwarte gaten.

Artistieke weergave van het zwarte gat Cygnus X-1 (rechts) en zijn begeleidende ster (links). Het zwarte gat trekt materie van de begeleidende ster naar zich toe. Deze materie vormt een schijf die rond het zwarte gat draait (afgebeeld in rood en oranje). Het materiaal valt uiteindelijk het zwarte gat in of spuit weg in de vorm van krachtige straalstromen ofwel jets. (c) ICRAR

Een internationaal team van astronomen onder leiding van James Miller-Jones (voorheen Universiteit van Amsterdam, nu Curtin University, Australië) keek zes dagen lang met de Very Long Baseline Array naar het zwarte gat en zijn omgeving. De Very Long Baseline Array is een radiotelescoop met tien schotels verspreid over de Verenigde Staten die samen één grote gecombineerde telescoop vormen.

Meteen op nummer één

Doordat de astronomen het zwarte gat meerdere dagen volgden, zagen ze hoe snel het zwarte gat zich verplaatste ten opzichte van sterren die heel ver weg staan. Daardoor konden ze heel precies de afstand bepalen tussen het zwarte gat en de aarde. Die bleek veel groter te zijn dan toe nu toe gedacht. De wetenschappers konden vervolgens de massa berekenen met behulp van de afstand en de omlooptijd van het zwarte gat om de begeleidende ster. Die massa blijkt dus niet 15 zonsmassa's, maar 21. En de begeleidende ster is ook een stuk zwaarder dan onderzoekers lang dachten.

Door de nieuwe metingen neemt Cygnus X-1 meteen de eerste plek in bij de categorie "zwaarste stellaire zwarte gat met begeleidende ster". Coauteur Phil Uttley (Universiteit van Amsterdam): 'Dat is interessant, want zulke zware stellaire zwarte gaten en begeleidende sterren kunnen uiteindelijk samensmelten tot een middelgroot zwart gat. We hebben van botsende middelgrote zwarte gaten al zwaartekrachtsgolven opgevangen, maar we konden ze nog niet goed verklaren met waarnemingen.'

Medeauteur Sera Markoff (Universiteit van Amsterdam) vult aan: 'De kloof is nu dus iets kleiner geworden tussen de lichte, stellaire zwarte gaten en de middelzware gaten die we via zwaartekrachtsgolven ontdekten. En omdat we nu heel precieze gegevens hebben voor de massa en de afstand van Cygnus X-1 kunnen we de theoretische modellen over zwarte gaten verfijnen.'

Geigertellers op hol

Cygnus X-1 werd in 1964 ontdekt toen geigertellers aan boord van een sub-orbitale raket op hol sloegen. Ze bleken een grote hoeveelheid röntgenstraling op te vangen uit het heelal. Lange tijd was de wetenschap er niet van overtuigd dat het om een zwart gat ging. De bekende natuurkundige Stephen Hawking bijvoorbeeld, wedde in 1974 dat Cygnus X-1 geen zwart gat was. In 1990 gaf hij zich gewonnen.

Het zwarte gat Cygnus X-1 begon zijn leven waarschijnlijk als een ster met een massa van ongeveer zestig keer die van de zon. Tienduizenden jaren geleden stortte de ster in en werd het een zwart gat. Nu draait het zwarte gat in vijf en halve dag rond een grote begeleidende ster.

Wetenschappelijk artikel

James Miller-Jones et al. Cygnus X-1 contains a 21-solar mass black hole – implications for massive star winds. Science, 19 februari 2021.

Origineel: https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb3363 (vanaf 19 februari)

Gratis preprint: https://www.astronomie.nl/upload/files/2021/Miller-Jones-Science2021.pdf

The Astrophysical Journal publiceert gelijktijdig twee aanverwante onderzoeken: "Reestimating the Spin Parameter of the Black Hole in Cygnus X-1" en "Wind mass-loss rates of stripped stars inferred from Cygnus X-1".