Mislukte supernova creëert zwart gat in Andromeda

Astronomen hebben onlangs de stille geboorte van een zwart gat in het nabijgelegen Andromeda-stelsel gedocumenteerd, nadat zij observeerden hoe een massieve ster, M31-2014-DS1, verdween zonder de karakteristieke schittering van een supernova. Deze zeldzame astronomische gebeurtenis, vaak een "mislukte supernova" genoemd, biedt cruciaal observationeel bewijs voor een stellaire dood waarbij de kern direct instort tot een singulariteit. Door bijna twee decennia aan archiefgegevens te analyseren, hebben onderzoekers een tijdlijn gereconstrueerd die suggereert dat niet alle massieve sterren hun leven beëindigen met een gewelddadige explosie, maar dat sommige simpelweg uit het bestaan kunnen wegvallen.

Wat is een mislukte supernova?

Een mislukte supernova is een zeldzame stellaire gebeurtenis waarbij een massieve ster een kerninstorting ondergaat maar er niet in slaagt een heldere explosie te produceren. In plaats daarvan wordt direct een zwart gat gevormd terwijl de buitenste lagen van de ster naar binnen vallen. In tegenstelling tot typische Type II supernovae is de interne schokgolf onvoldoende om het stellaire materiaal uit te stoten, waardoor de ster vervaagt en geruisloos verdwijnt uit het zichtbare licht.

Modellen voor stellaire evolutie voorspellen al lang dat een aanzienlijk percentage van de massieve sterren — wellicht wel 20% tot 30% — op deze manier aan hun einde zou kunnen komen. Bij een standaard supernova veroorzaakt het instorten van de kern een terugkaatsende schokgolf die de buitenste lagen van de ster de ruimte in slingert, wat een flits creëert die een heel sterrenstelsel kan overstralen. Bij een mislukte supernova is de zwaartekracht van het vormende zwart gat echter zo immens dat deze de uitgaande druk overwint, het grootste deel van de massa van de ster opslokt en slechts een zwakke infraroodsignatuur achterlaat.

Hoe ontdekten astronomen de stille vorming van een zwart gat in Andromeda?

Astronomen ontdekten de stille vorming van het zwart gat in Andromeda door de massieve ster M31-2014-DS1 te monitoren, die aanvankelijk helder was maar tussen 2016 en 2019 drastisch dimde en tegen 2023 volledig was verdwenen. Door gebruik te maken van bijna 20 jaar aan archiefgegevens van NASA’s NEOWISE-missie en observatoria op de grond, volgden onderzoekers de unieke overgang van de ster van een lichtgevende bron naar een onzichtbaar punt.

Het onderzoeksteam, wiens bevindingen op 16 februari 2026 werden gepubliceerd in het tijdschrift Science, vertrouwde in grote mate op de Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE). Dit infraroodarchief stelde het team in staat om door het stof van het Andromeda-stelsel te kijken, dat zich op 2,5 miljoen lichtjaar afstand bevindt, en een specifieke verheldering in 2014 vast te leggen. Deze infraroodpiek gaf aan dat de ster zijn buitenste lagen afstootte vlak voordat de kern zonder nucleaire brandstof kwam te zitten, een cruciaal "voor-en-na"-verslag dat zelden in realtime wordt vastgelegd.

• 2005–2014: De ster bleef in een stabiele toestand met een hoge lichtkracht als een massieve veranderlijke ster.
• 2014: Een plotselinge toename van de infrarode helderheid duidde op het uitstoten van een dikke schil van gas.
• 2016–2023: Het optische licht kelderde met een factor 10, waardoor de ster onzichtbaar werd voor traditionele telescopen.
• Eind 2023: Alleen een aanhoudende, zwakke infrarode gloed bleef over van het verhitte stof rond de locatie van de instorting.

Welk bewijs toont aan dat er een zwart gat is gevormd uit M31-2014-DS1?

Het bewijs voor de vorming van een zwart gat uit M31-2014-DS1 omvat het langdurig vervagen tot een fractie van de oorspronkelijke helderheid zonder enige lichtgevende uitbarsting, wat wijst op een kerninstorting waarbij het grootste deel van de massa is geïmplodeerd. Een aanhoudende zwakke infrarode gloed van door stof aan het zicht onttrokken heet gas dat rond de nieuwe singulariteit cirkelt, ondersteunt de conclusie dat de kern van de ster een compact object is geworden.

De afwezigheid van een traditionele "lichtecho" van een supernova is de sterkste indicator van een mislukte explosie. Wanneer een ster als M31-2014-DS1 instort, drijft de vrijgekomen gravitatie-energie gewoonlijk een enorme explosie aan. In dit geval viel het materiaal echter terug naar binnen onder de eigen zwaartekracht van de ster. Volgens de studie, die werd ondersteund door NASA’s Astrophysics Data Analysis Program, wordt het resulterende object geschat op een zwart gat van ongeveer 6,5 zonsmassa's. Dit komt overeen met theoretische modellen van "stille" sterfgevallen waarbij de kern direct instort omdat de interne energievoorraad is uitgeput en het gewicht van de ster niet langer kan dragen.

Infraroodastronomie bleek essentieel bij deze ontdekking omdat het de "sluier" van heet gas en stof die achterbleef kon detecteren. Terwijl de ster verdween in het optische spectrum, lieten de NEOWISE-gegevens zien dat de puinwolk nog steeds van binnenuit werd verhit. Deze hitte suggereert dat hoewel het oppervlak van de ster is verdwenen, er een massief, compact object in het centrum overblijft dat via intense zwaartekracht interactie blijft houden met het omringende materiaal.

Gevolgen voor galactische evolutie en toekomstig onderzoek

De ontdekking van M31-2014-DS1 suggereert dat deze "stille" eindes voor sterren vaker kunnen voorkomen in ons lokale universum dan voorheen werd aangenomen. Als een aanzienlijk deel van de massieve sterren het supernova-stadium overslaat, zou dit verklaren waarom astronomen minder supernova-explosies vinden dan theoretische geboortecijfers van massieve sterren suggereren. Deze "ontbrekende" populatie van supernovae zou verklaard kunnen worden door sterren die simpelweg instorten tot een zwart gat zonder het verwachte vuurwerk.

Kijkend naar de toekomst benadrukt het succes van deze studie de enorme waarde van langetermijn-hemelsurveys en zorgvuldig beheerde gegevensarchieven. Naarmate nieuwe faciliteiten zoals het Vera C. Rubin Observatory in gebruik worden genomen, verwachten astronomen meer kandidaten voor mislukte supernovae te identificeren. Door een vollediger overzicht van deze gebeurtenissen op te stellen, kunnen wetenschappers de massadistributie van zwarte gaten en de complexe levenscycli van de meest massieve objecten in de kosmos beter begrijpen. Vooralsnog blijft de verdwenen ster in Andromeda een van de duidelijkste observationele gevallen van een ster die niet explodeerde, maar wel met succes transformeerde in een zwart gat.