Uit recent onderzoek blijkt dat de invloed van zwarte gaten zich veel verder uitstrekt dan hun directe omgeving. Hoewel zwarte gaten vooral bekendstaan om hun extreme zwaartekracht, onthullen nieuwe gegevens dat ook hun uitstoot van energie een diepgaande impact heeft. Astronomen hebben overtuigend bewijs gevonden dat zelfs kleine zwarte gaten met hun jets krachtige schokgolven kunnen opwekken die zich over tientallen lichtjaren uitstrekken.

Enorme boeggolfstructuren

Met behulp van de MeerKAT-telescoop konden onderzoekers voor het eerst gedetailleerde kaarten maken van enorme boeggolfstructuren die zijn veroorzaakt door de jets van de zwarte gaten GRS 1915+105 en Cygnus X-1. “Deze structuren laten zien dat zwarte gaten hun omgeving actief kunnen vormgeven,” zegt Dr. Sara Elisa Motta, astronoom aan het Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italië. “De schokgolven vertellen een verhaal dat zich over duizenden jaren uitstrekt.”

Cygnus X-1, het eerste ooit ontdekte zwarte gat van stellair formaat, staat bekend om zijn krachtige jets van energierijke deeltjes. Deze jets veroorzaken een boeggolf structuur die bijna drie keer zo groot is als het zwarte gat en zijn begeleidende ster samen. Dankzij waarnemingen op twee verschillende radiofrequenties heeft MeerKAT deze structuur nu in ongekend detail in kaart gebracht. Daarbij zijn nieuwe lagen zichtbaar geworden die wijzen op meerdere perioden van jet activiteit. Elke laag vertelt iets over hoe de jets op verschillende momenten op hun omgeving hebben gereageerd. “Het is alsof we een kosmische archeologische opgraving doen,” aldus Dr. Pikky Atri, astronoom bij ASTRON en de Radboud Universiteit. “Elke schokgolf is een overblijfsel van een uitbarsting uit het verleden.”

Dr Jakob van den Eijnden, onderzoeker bij het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde van de Universiteit van Amsterdam, voegt toe: “Deze ontdekking laat ook zien hoe onze huidige telescopen, zoals MeerKAT, ons in staat stellen om dit soort enorme structuren te zien, ondanks dat ze weinig licht uitzenden. Dat biedt hoop dat we vergelijkbare sporen rond meer zwarte gaten zullen ontdekken met de telescopen van de toekomst, die op dit moment in aanbouw zijn.”

Tot nu toe onzichtbaar
Bij GRS 1915+105 deden de onderzoekers een doorbraak: daar werd voor het eerst een door een jet veroorzaakte boeggolf van maar liefst 30 lichtjaar breedte ontdekt. Die wijst op een krachtige, tot nu toe onzichtbare jet die een enorme holte in de ruimte heeft uitgesneden. Al in de vroege jaren 2000 werd op basis van modellen voorspeld dat deze structuur moest bestaan, maar pas nu, bijna twintig jaar later, is hij daadwerkelijk waargenomen. “We vermoedden al jaren dat er bij GRS 1915+105 een boeggolf moest zijn, omdat we een vergelijkbare structuur zagen bij Cygnus X-1,” legt Dr. Sara Elisa Motta uit. “Maar het lukte ons niet om hem te detecteren. Sommigen begonnen zich af te vragen of zulke structuren misschien alleen bij bepaalde zwarte gaten ontstaan. Dankzij MeerKAT weten we nu beter.”

Deze ontdekkingen tonen aan dat niet alleen superzware zwarte gaten, zoals die in de centra van sterrenstelsels, grote invloed hebben. Ook hun veel lichtere soortgenoten, stellaire zwarte gaten, blijken hun omgeving op dramatische wijze te kunnen hervormen. Ondanks hun relatief kleine massa laten ze blijvende sporen achter in de ruimte, een invloed die tot nu toe sterk werd onderschat.

De waarnemingen van MeerKAT suggereren dat er in ons eigen melkwegstelsel mogelijk nog veel meer van deze verborgen boeggolf structuren zijn, restanten van oude zwarte gat-activiteit. Astronomen zijn nu actief op zoek naar meer van deze moeilijk waarneembare structuren, met als doel een verborgen hoofdstuk in de geschiedenis van zwarte gaten in de Melkweg bloot te leggen.

Over MeerKAT
MeerKAT is een toonaangevende radiotelescoop in Zuid-Afrika. Als voorloper van de Square Kilometre Array (SKA)—de grootste radiotelescoop die gebouwd wordt—speelt MeerKAT een essentiële rol bij het blootleggen van verborgen structuren en verschijnselen in het heelal.
Dankzij zijn uitzonderlijke gevoeligheid onthult MeerKAT subtiele, door jets veroorzaakte structuren die een nieuw tijdperk inluiden voor het onderzoek naar zwarte gaten. Deze ontdekkingen helpen wetenschappers om de langetermijnimpact van zwarte gaten door tijd en ruimte heen in kaart te brengen.

Over de Onderzoeksteams
Het onderzoek wordt geleid door astronomen van ASTRON en INAF, in samenwerking met internationale onderzoekers van onder andere het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde (UvA), University of Oxford, Curtin University, University of Manchester, Rhodes University en de University of Cape Town.

Publicatiedetails

“MeerKAT discovers a jet-driven bow shock near GRS 1915+105”, Astronomy & Astrophysics Volume: 696 / 2025 / A222.  DOI: 10.1051/0004-6361/202452838.  URL: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202452838

“Quantifying jet--interstellar medium interactions in Cyg X-1: Insights from dual-frequency bow shock detection with MeerKAT”, Astronomy & Astrophysics Volume: 696 / 2025 / A223. DOI: 10.1051/0004-6361/202452837 URL: https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202452837