In het uitgestrekte heelal behoren sterren over het algemeen tot een bepaald sterrenstelsel of een bepaalde sterrenhoop, maar er zijn ook enkele sterren die zich losmaken of proberen los te komen en tussen de sterren ronddwalen, waardoor ze vaak extreem snel zijn. Dit zijn hogesnelheidssterren, zoals degene waar we het vandaag over gaan hebben, J0731+3717. Een onderzoeksteam onder leiding van het National Astronomical Observatory van de Chinese Academie van Wetenschappen onthulde de geheimen van deze supersnelle ster door middel van gegevens van de Gaia-satelliet en de Chinese Guo Shoujing Telescope (LAMOST):

Ongeveer 20 miljoen jaar geleden maakte hij deel uit van de bolvormige sterrenhoop M15. Onder invloed van een sterke zwaartekracht werd het met geweld weggeslingerd met een snelheid van wel 550 kilometer per seconde.

Dit is een dynamisch effect dat het ‘Hills Mechanisme’ wordt genoemd: wanneer een paar strak om elkaar heen draaiende dubbelsterren te dicht bij een supersterke zwaartekrachtbron komen, wordt een van de sterren gevangen en wordt de andere versneld en als een katapult weggeslingerd.

Bolvormige sterrenhoop M15

Volgens berekening isDe meest waarschijnlijke zwaartekrachtbron die een ster in zo’n korte tijd met zo’n hoge snelheid kan uitwerpen is een zwart gat met een gemiddelde massa en een massa van ongeveer 1.700 tot 3.200 zonnen.

Zwarte gaten met een gemiddelde massa vormen de ontbrekende schakel tussen stellaire zwarte gaten en superzware zwarte gaten. Hun massa varieert van honderd tot honderdduizenden zonnen. Het bevestigen van hun bestaan ​​is cruciaal voor het verklaren van de oorsprong van superzware zwarte gaten.

Links is een afbeelding te zien van een sterrenstelsel waarin zich een zwart gat met gemiddelde massa bevindt. Het midden is een artistieke verbeelding van een zwart gat met een gemiddelde massa dat sterren verscheurt. Rechts is het spectrum van de vermogensdichtheid verkregen door analyse van de lichtcurve.

Met de introductie van zwaartekrachtgolfdetectie zijn er nieuwe en krachtige methoden voor het zoeken naar zwarte gaten met gemiddelde massa.

De Amerikaanse Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory LIGO en de Europese Virgo-detector hebben achtereenvolgens meer dan 100 samensmeltingen van zwarte gaten ontdekt, waarvan de meeste stellaire zwarte gaten zijn die tien keer de massa van de zon hebben.

Het in mei 2019 ontdekte zwaartekrachtgolfsignaal GW190521 is zeer waarschijnlijk afkomstig van een zwart gat met gemiddelde massa.

Uit analyse blijkt dat deze gebeurtenis werd veroorzaakt door de samensmelting van twee zwarte gaten met een massa van ongeveer 85 keer en 66 keer de massa van de zon. Het nieuwe zwarte gat heeft een massa van 142 maal de massa van de zon.

Met andere woorden,Op het moment dat de twee zwarte gaten samensmelten, komt ongeveer 9 maal de massa van de zon vrij in de vorm van zwaartekrachtsgolven.

Dit is de eerste keer dat mensen rechtstreeks een zwart gat hebben waargenomen met een massa van meer dan honderd keer de massa van de zon in zwaartekrachtsgolven. Het is ook het duidelijkste voorbeeld van de detectie van een zwart gat met gemiddelde massa tot nu toe.

Twee zwarte gaten die samen in een spiraal terechtkomen tijdens het fusie-evenement GW190521 (kunstenaarsverbeelding)