Astronomen hebben waargenomen dat een ster in het Andromedastelsel (M31) schijnbaar verdwijnt zonder een traditionele supernova-explosie, wat duidt op de directe vorming van een zwart gat. Deze gebeurtenis, genaamd M31-2014-DS1, vertegenwoordigt een van de beste kandidaten tot nu toe voor een “mislukte supernova” – een zeldzaam fenomeen waarbij een massieve ster instort tot een zwart gat zonder de verwachte heldere uitbarsting.
Het mysterie van de vorming van zwarte gaten
Ondanks decennia van onderzoek blijven de exacte mechanismen achter de vorming van zwarte gaten onduidelijk. Er wordt verwacht dat sterren die grofweg acht keer de massa van onze zon overschrijden, zullen instorten, ofwel exploderen als supernova’s, ofwel direct imploderen tot zwarte gaten. Deze laatste, een mislukte supernova, is moeilijk waar te nemen omdat hij het heldere signaal van een supernova mist. Dit maakt het een uitdaging om te bevestigen of sommige zwarte gaten op deze manier ontstaan.
Deze observatie biedt een zeldzame mogelijkheid om het proces in realtime te bestuderen. Astronomen doorzochten archiefgegevens van de NEOWISE infraroodruimtetelescoop om kandidaten in nabijgelegen sterrenstelsels te vinden en ontdekten uiteindelijk M31-2014-DS1, een ster die in 2014 helderder werd voordat hij in 2022 in duisternis vervaagde.
Ondersteunend bewijsmateriaal en observaties
Vervolgwaarnemingen met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop en instrumenten op de grond onthulden een vage, roodachtige wolk op de plaats waar de ster ooit stond. Dit suggereert dat de buitenste lagen van de ster zich verspreidden toen deze instortte, waardoor het nieuw gevormde zwarte gat aan het zicht werd onttrokken. Analyse van gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) en het Chandra X-ray Observatory ondersteunt dit model verder, wat wijst op een zwart gat met een massa van ongeveer vijf zonsmassa omgeven door een gas- en stofwolk.
De nieuwe gegevens ondersteunen ook eerdere waarnemingen van een andere kandidaat-mislukte supernova, NGC 6946-BH1, en verschaffen een consistenter beeld van dit ongrijpbare proces.
Resterende onzekerheden en alternatieve verklaringen
Hoewel overtuigend, is de mislukte supernova-interpretatie niet zonder discussie. Sommige astronomen opperen alternatieve verklaringen, zoals een samensmelting van sterren waarbij twee sterren botsen en samensmelten zonder dat er een supernova ontstaat. Het uitsluiten van deze scenario’s vereist een zorgvuldige analyse en toekomstige observaties.
Eén belangrijke voorspelling is dat een zwart gat uiteindelijk donker zal worden naarmate het omringende stof verdwijnt, terwijl een samensmelting van sterren licht zal blijven uitzenden. Dit proces kan echter tientallen jaren duren en mogelijk de operationele levensduur van huidige observatoria zoals JWST overschrijden.
De toekomst van mislukt supernova-onderzoek
Om deze bevindingen te bevestigen en ons begrip te verfijnen, benadrukken astronomen de noodzaak van meer waarnemingen. Faciliteiten van de volgende generatie, zoals het Vera C. Rubin Observatorium in Chili en de Nancy Grace Roman Space Telescope, zullen cruciaal zijn voor het ontdekken van extra kandidaten en het onderscheid tussen mislukte supernova’s en andere gebeurtenissen.
“We gaan een tijdperk binnen waarin we veel meer mogelijkheden zullen krijgen om dit fenomeen te bestuderen”, zegt Suvi Gezari, astronoom aan de Universiteit van Maryland.
Deze ontdekking onderstreept de voortdurende zoektocht naar het ontrafelen van de mysteries van de vorming van zwarte gaten, een fundamentele vraag in de astrofysica. De verdwijnende ster in Andromeda dient als een verleidelijke aanwijzing, die aanzet tot verder onderzoek en veelbelovende nieuwe inzichten in de levenscyclus van massieve sterren.
