Zwarte gaten behoren tot de meest intrigerende en mysterieuze objecten in het heelal. Hoewel ze zelf geen licht uitstralen, verraden ze hun aanwezigheid door hun effecten op de omgeving: sterren die eromheen draaien, gas dat wordt verhit tot miljoenen graden en straling die uit hun omgeving ontsnapt. Voor amateur-astronomen zijn zwarte gaten niet direct zichtbaar met een telescoop, maar hun ontdekking en eigenschappen spreken tot de verbeelding. Hieronder volgt een overzicht van enkele van de bekendste zwarte gaten, met hun unieke eigenschappen en de manier waarop ze ontdekt werden.
Cygnus X-1 – het eerste kandidaat-zwarte gat
Cygnus X-1, gelegen in het sterrenbeeld Zwaan (Cygnus), was het eerste object dat breed werd geaccepteerd als een zwart gat. Het werd in 1964 ontdekt dankzij röntgentelescopen aan boord van raketten. Astronomen merkten een sterke röntgenbron op die afkomstig bleek te zijn van een dubbelstersysteem: een superreuzenster die om een onzichtbare, compacte metgezel draaide. Uit de beweging van de ster kon worden afgeleid dat de metgezel minstens 15 zonsmassa’s moest hebben, te zwaar voor een neutronenster. Daarmee was de conclusie onvermijdelijk: dit was een zwart gat. Cygnus X-1 blijft tot op de dag van vandaag een van de best bestudeerde zwarte gaten in onze Melkweg.
Sagittarius A – het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg
Sagittarius A is het superzware zwarte gat in het hart van onze Melkweg. Het bevindt zich op ongeveer 26.000 lichtjaar afstand in de richting van het sterrenbeeld Boogschutter. Hoewel Sagittarius A zelf onzichtbaar is, konden astronomen sinds de jaren negentig met infraroodwaarnemingen de beweging van nabije sterren volgen. Deze sterren bewegen met enorme snelheden in een klein gebied, wat alleen verklaard kan worden door een object van zo’n 4 miljoen zonsmassa’s. In 2022 leverde de Event Horizon Telescope (EHT) het eerste beeld van de directe omgeving van Sagittarius A, een mijlpaal in de astronomie. Voor amateur-astronomen is dit zwarte gat een symbool van onze plaats in het melkwegstelsel: ieder van ons draait indirect om dit zwaartepunt.
M87 – het eerste zwart gat dat gefotografeerd werd
In 2019 vergaarde M87 (Messier 87) wereldwijde bekendheid toen de Event Horizon Telescope het eerste directe beeld van een zwart gat presenteerde. Dit object bevindt zich in het centrum van het elliptische sterrenstelsel Messier 87, op 55 miljoen lichtjaar afstand. Met een massa van ruim 6,5 miljard zonsmassa’s is M87 een van de grootste bekende zwarte gaten. Het beeld toonde een heldere ring van verhit gas rondom een donkere “schaduw”: de waarnemingshorizon. Voor het eerst kregen we visueel bewijs van het bestaan van zwarte gaten zoals Albert Einstein ze een eeuw eerder voorspelde. Voor amateur-astronomen met middelgrote telescopen is het zelfs mogelijk om M87 zelf waar te nemen, wetend dat in dat vage vlekje aan de hemel een reusachtig zwart gat schuilt.
V404 Cygni – een spectaculaire röntgenbron
Een ander beroemd zwart gat in onze Melkweg is V404 Cygni, op ongeveer 7.800 lichtjaar afstand. Dit zwarte gat, met een massa van circa negen zonsmassa’s, bevindt zich eveneens in een dubbelstersysteem. Het werd ontdekt in 1989 toen het plotseling uitbarstte in een hevige röntgenflits, veroorzaakt door gas dat van de begeleidende ster op het zwarte gat viel. Sindsdien heeft V404 Cygni meerdere uitbarstingen vertoond, waarbij straling van radio- tot röntgengolven werd waargenomen. Zulke gebeurtenissen geven ons een zeldzaam kijkje in de extreme fysica van accretieschijven en relativistische jets.
LMC X-1 – het eerste zwarte gat buiten de Melkweg
LMC X-1 bevindt zich in de Grote Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van de Melkweg op ongeveer 160.000 lichtjaar afstand. Het werd ontdekt in de jaren zeventig als een sterke röntgenbron. Net als Cygnus X-1 maakt het deel uit van een dubbelstersysteem: een zware blauwe ster draait om een onzichtbare metgezel van circa 10 zonsmassa’s. LMC X-1 is bijzonder omdat het het eerste bevestigde zwarte gat buiten ons eigen sterrenstelsel was. Voor amateur-astronomen is de Grote Magelhaense Wolk zichtbaar vanuit het zuidelijk halfrond; het idee dat daarin zulke exotische objecten huizen, maakt de waarneming extra spannend.
TON 618 – een van de zwaarste zwarte gaten die we kennen
TON 618 is een extreem ver en helder quasar, op ruim 10 miljard lichtjaar afstand. Het zwarte gat dat dit object aandrijft, heeft een geschatte massa van meer dan 40 miljard zonsmassa’s, een van de grootste ooit ontdekt. Het werd in de jaren zeventig geïdentificeerd tijdens een survey naar blauwe sterren, maar bleek later een verre actieve galactische kern te zijn. TON 618 is veel te ver weg om met een amateurtelescoop waar te nemen, maar het idee alleen dat zulke reuzen bestaan, laat de schaal van het universum goed zien. Het is een mooi voorbeeld van hoe zwarte gaten niet alleen in dubbelstersystemen of melkwegkernen voorkomen, maar ook de krachtigste lichtbakens in het heelal kunnen aandrijven.
LIGO en de fusies van zwarte gaten
Een ander mijlpaalmoment kwam in 2015 toen het LIGO-observatorium voor het eerst zwaartekrachtgolven detecteerde. Deze signalen waren afkomstig van de botsing en samensmelting van twee zwarte gaten, elk tientallen zonsmassa’s zwaar. Sindsdien zijn tientallen van zulke gebeurtenissen waargenomen. Hoewel we deze fusies niet optisch kunnen zien, opent dit “luisteren” naar het heelal via zwaartekrachtgolven een geheel nieuwe manier om zwarte gaten te bestuderen. Voor amateur-astronomen is dit vooral inspirerend: ook zonder telescoop kan de mensheid nu kosmische catastrofes waarnemen.
Gargantua en andere superzware zwarte gaten in fictie en wetenschap
Hoewel niet “echt”, heeft het fictieve zwarte gat Gargantua uit de film Interstellar veel amateur-astronomen geïnspireerd. De visualisatie werd gebaseerd op serieuze wetenschappelijke berekeningen van relativistische effecten rond zwarte gaten. In werkelijkheid bestaan er talloze superzware zwarte gaten die Gargantua evenaren of overtreffen. Voorbeelden zijn de kolossen in de centra van quasars, extreem heldere actieve sterrenstelsels die miljarden lichtjaren ver weg staan. Hun ontdekking begon in de jaren zestig, toen radiotelescopen vreemde, zeer heldere objecten vonden zonder duidelijke sterrenstructuur. Pas later werd duidelijk dat dit de schijven van materie zijn die om superzware zwarte gaten draaien.
