Astronomen hebben met behulp van gegevens van NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ongewoon ‘gezang’ waargenomen van een rode reuzenster die in een baan om de aarde zit met een zwart gat. Deze ontdekking, gedaan in het Gaia BH2-systeem (op ongeveer 3800 lichtjaar afstand), suggereert dat de ster een gewelddadige geschiedenis heeft gehad – mogelijk door samensmelting met een andere ster in het verleden. De bevinding benadrukt hoe systemen van zwarte gaten de evolutie van sterren op verrassende manieren kunnen hervormen.
Onthulling van sterreninterieurs door middel van sterrenbevingen
Net zoals aardbevingen de innerlijke structuur van de aarde onthullen, gebruikten wetenschappers sterbevingen die door TESS werden gedetecteerd om onder het oppervlak van de rode reus te onderzoeken. Deze oscillaties, of trillingen, fungeren als een kosmische seismograaf, waardoor onderzoekers de interne samenstelling en geschiedenis van de ster kunnen begrijpen.
Het team, onder leiding van Daniel Hey van de Universiteit van Hawaï, ontdekte dat de rode reus ongewoon rijk is aan zware elementen (“alfarijk”), een kenmerk dat typisch voorkomt bij oudere sterren. Uit de sterbevingen bleek echter dat het slechts ongeveer 5 miljard jaar oud is – jonger dan verwacht vanwege zijn chemische samenstelling. Deze discrepantie suggereert dat de ster niet geïsoleerd is ontstaan. De meest plausibele verklaring is dat hij aan massa heeft gewonnen door een botsing of fusie met een andere ster, of door materiaal te consumeren tijdens de vorming van het zwarte gat.
Een snel voorbijgaand verleden?
Wat het mysterie nog groter maakt, is dat de rode reus veel sneller draait (eens in de 398 aardse dagen) dan typische sterren van zijn leeftijd. Deze snelle rotatie ondersteunt verder de theorie van een fusie uit het verleden. Getijdeninteracties met zijn metgezel in het zwarte gat kunnen ook bijdragen aan de draaiing, maar de snelheid duidt op een meer dramatische oorsprong.
“Als deze rotatie reëel is, kan deze niet alleen worden verklaard door de geboorterotatie van de ster”, merkt Joel Ong op, een NASA Hubble Fellow. ‘De ster moet zijn ontstaan door getijdeninteracties met zijn begeleider, wat het idee verder ondersteunt dat dit systeem een complexe geschiedenis heeft.’
Nog een raadsel: de metaalarme metgezel van Gaia BH3
Hetzelfde team onderzocht een ander zwart gatensysteem, Gaia BH3 (2000 lichtjaar van de aarde), en ontdekte dat zijn begeleidende ster opvallend weinig zware elementen bevat (“metaalarm”). Verrassend genoeg ontbreekt deze ster de verwachte oscillaties, een fenomeen dat bestaande modellen van stellaire evolutie uitdaagt.
Dit gebrek aan waarneembare trillingen zou kunnen duiden op unieke interne eigenschappen of een ongebruikelijke formatiegeschiedenis. Het team plant verdere waarnemingen met ESA’s Gaia-ruimtevaartuig om de bevindingen van de sterbeving te bevestigen en hun begrip van deze bijzondere systemen te verfijnen.
Deze ontdekkingen tonen aan dat binaire systemen met zwarte gaten veel dynamischer zijn dan eerder werd aangenomen. Door deze interacties te bestuderen kunnen astronomen nieuwe inzichten ontsluiten in de evolutie van sterren, galactische fusies en de vorming van zwarte gaten zelf. Het lopende onderzoek belooft nog meer te onthullen over de turbulente levens van deze kosmische metgezellen.
