Astronomen hebben voor het eerst een massieve ster waargenomen die rechtstreeks in een zwart gat instort zonder dat er sprake is van een supernova-explosie, een theoretische uitkomst die voorheen als relatief gebruikelijk werd beschouwd, maar zelden werd waargenomen. De ontdekking, gedaan in het Andromedastelsel (M31), daagt het conventionele begrip van sterdood uit en suggereert dat veel van dergelijke gebeurtenissen onopgemerkt kunnen blijven.
De onverwachte verdwijning
In 2014 ontdekte NASA’s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) een superreuzenster, nu M31-2014-DS1 genoemd, die helderder werd in infrarood licht. Jaren later onderzocht een team onder leiding van Kishalay De van Columbia University de archiefgegevens van NEOWISE opnieuw en ontdekte dat de ster niet alleen vervaagd was, maar verdwenen. In twee jaar tijd is de midden-infraroodhelderheid van de ster met 50% toegenomen, daarna snel gedimd en uiteindelijk in 2023 niet meer waarneembaar in optisch licht.
Dit is niet zomaar een vervagende ster; het is een bevestigde verdwijning. Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop in 2022 lieten ook niets zien in zichtbaar licht, waarbij alleen een zwakke nabij-infraroodbron werd gedetecteerd in vervolgspectroscopie van het Keck Observatory. De vervaging was dramatisch: een honderdvoudige afname van de optische helderheid tussen 2016 en 2019.
Waarom dit belangrijk is: een heroverweging van de sterrenevolutie
Het standaardmodel voorspelt dat sterren van deze omvang (in het begin ruwweg 13 zonsmassa’s, teruggebracht tot 5 door stellaire winden) als supernova’s zouden moeten ontploffen. Het onvermogen om dit te doen suggereert dat sommige sterren rechtstreeks ineenstorten in zwarte gaten, en dit proces zou vaker kunnen voorkomen dan eerder werd gedacht. Deze ontdekking impliceert dat de inventaris van sterfgevallen in het universum onvolledig is, en dat veel zwarte gaten zich in stilte vormen, onopgemerkt door huidige onderzoeken.
Het mechanisme achter deze ineenstorting hangt af van neutrino’s. Wanneer een massieve ster zijn brandstof opraakt, stort zijn kern in, waardoor neutrino’s vrijkomen. Deze deeltjes kunnen schokgolven veroorzaken die een supernova-explosie veroorzaken of, als ze zwak genoeg zijn, ervoor zorgen dat de buitenste lagen van de ster naar binnen vallen en een zwart gat vormen zonder de heldere flits van een supernova.
Een tweede kandidaat: N6946-BH1
Dit is geen alleenstaand geval. Een vergelijkbare kandidaat, N6946-BH1 in het sterrenstelsel NGC 6946 (op 25 miljoen lichtjaar afstand), werd in 2010 waargenomen. Vanwege de grotere afstand zijn de gegevens voor N6946-BH1 echter minder nauwkeurig. De Andromeda-waarneming levert sterker bewijs en valideert het bestaan van deze ‘mislukte supernova’s’.
De zoektocht gaat door: toekomstige vooruitzichten
Het vinden van deze direct instortende zwarte gaten is een uitdaging. Supernova’s zijn gemakkelijk te herkennen; ze overtreffen wekenlang hele sterrenstelsels. Directe ineenstortingen zijn echter subtiel en vereisen een zorgvuldige analyse van archiefgegevens. De ontdekking van M31-2014-DS1 laat zien hoeveel verborgen informatie er in de bestaande astronomische archieven zit.
Het komende Vera Rubin Observatorium, met zijn tien jaar durende Legacy Survey of Space and Time, heeft het potentieel om nog veel meer van deze gebeurtenissen bloot te leggen. Tot die tijd zullen astronomen doorgaan met het doorzoeken van bestaande gegevens, in de hoop andere sterren te vinden die stilletjes in de vergetelheid zijn geraakt.
“Het komt als een schok om te weten dat een massieve ster feitelijk zonder explosie verdween (en stierf) en dat niemand het meer dan vijf jaar lang heeft opgemerkt”, zegt hoofdauteur Kishalay De. “Het heeft echt invloed op ons begrip van de inventaris van massale sterfgevallen door sterren in het universum.”
