Stel je voor dat je in de klauwen van een zwart gat wordt gegrepen, met duizelingwekkende snelheden wordt rondgeslingerd en je massa langzaam maar voortdurend wordt weggezogen. En dit dansende duo zou het eerste ultracompacte röntgenbinaire zwart gat in ons sterrenstelsel kunnen zijn.
"Deze witte dwerg is zo dicht bij het zwarte gat dat materiaal van de ster wordt weggetrokken en op een schijf materie rond het zwarte gat wordt gedumpt voordat het erin valt", zegt Arash Bahramian van de Universiteit van Alberta in Edmonton, Canada, en Michigan State University, eerste auteur van een nieuw artikel.
Als jij de witte dwerg was in deze hachelijke situatie, zou je misschien een snelle afsluiting van dit alles willen. Maar op de een of andere manier lijkt de ster niet in gevaar te vallen of door het zwarte gat uit elkaar te worden gescheurd.
"We denken niet dat het een pad naar vergetelheid zal volgen, maar in plaats daarvan in een baan om de aarde zal blijven", voegde Bahramian eraan toe.
Gegevens van het Chandra X-ray Observatory, de NuSTAR-missie en de Australian Telescope Compact Array (ATCA) tonen aan dat deze ster ongeveer twee keer per uur rond het zwarte gat zwaait, en het kan de strakste orbitale dans zijn die ooit is waargenomen voor een waarschijnlijke zwarte gat en een metgezel ster.
Dit ogenschijnlijk unieke binaire systeem - met een geweldige naam, X9 - bevindt zich in de bolhoop 47 Tucanae, een dichte sterrenhoop in ons sterrenstelsel op ongeveer 14.800 lichtjaar van de aarde.
Astronomen bestuderen dit systeem al een tijdje.
"Lange tijd werd gedacht dat X9 bestaat uit een witte dwerg die materie trekt van een zonachtige ster met een lage massa", schreef Bahramian in een blogpost.
Maar 2015, radio-waarnemingen met de ATCA toonden aan dat het paar waarschijnlijk een zwart gat bevat dat materiaal trekt van een metgezelster genaamd een witte dwerg, een ster met een lage massa die de meeste of al zijn splijtstof heeft uitgeput.
"In 2015 merkten Dr. Miller-Jones en medewerkers een sterke radio-emissie van X9 op, wat wijst op de aanwezigheid van een zwart gat in dit binaire bestand," vervolgde Bahramian. 'Ze suggereerden dat dit zou kunnen betekenen dat het systeem bestaat uit een zwart gat dat materie uit een witte dwerg trekt.'
Kijkend naar gearchiveerde Chandra-gegevens, toonde het elke 28 minuten op dezelfde manier veranderingen in de röntgenhelderheid, en Bahramian en zijn promotor Craig Heink denken dat dit waarschijnlijk de tijd is die de begeleidende ster nodig heeft om een volledige baan rond de zwart gat. Chandra-gegevens tonen ook bewijs voor grote hoeveelheden zuurstof in het systeem, een kenmerkend kenmerk van witte dwergen. Ze hebben het gevoel dat er een sterk argument kan worden gemaakt dat de begeleidende ster een witte dwerg is. En deze ster zou dan rond het zwarte gat draaien op slechts 2,5 keer de afstand tussen de aarde en de maan.
'Uiteindelijk kan er zoveel materie van de witte dwerg worden weggetrokken dat het uiteindelijk alleen de massa van een planeet heeft', zegt Heinke, ook van de Universiteit van Alberta. 'Als het massa blijft verliezen, kan de witte dwerg volledig verdampen.'
De onderzoekers denken dat dit systeem een goede kandidaat zou zijn voor toekomstige observatoria van gravitatiegolven. Het moet een frequentie hebben die te laag is om te worden gedetecteerd met Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO, dat vorig jaar baanbrekende detecties van zwaartekrachtgolven deed. Systemen zoals deze kunnen ons meer vertellen over zwaartekrachtgolven en meer informatie geven over binaire systemen met zwarte gaten.
"We zullen dit binaire bestand in de toekomst nauwlettend in de gaten houden, omdat we weinig weten over hoe een dergelijk extreem systeem zich zou moeten gedragen", zei co-auteur Vlad Tudor van Curtin University en het International Centre for Radio Astronomy Research in Perth, Australië. "We gaan ook bolhopen in ons sterrenstelsel blijven onderzoeken om te zien of er meer bewijs is voor zeer strakke binaire binaire gaten."
Verder lezen:
Chandra persbericht
ICRAR-persbericht
Blogpost
Paper: De ultracompacte aard van de kandidaat met zwart gat X-ray binair 47 Tuc X9
