Toen Stephen Hawking een weddenschap verloor!
Verhalen over een nevel, een krachtige röntgenbron, een boegschok en een zwart gat
Deze foto van SH 2-101 (ook wel de Tulpnevel genoemd) is niet alleen mooi om naar te kijken—het verhaal erachter is minstens zo fascinerend! De Tulpnevel bevat alle kenmerken van een typische nevel: gas- en stofwolken, stervorming en intense kosmische processen. Wat je ziet is een momentopname van zo’n 6000 jaar oud van een dynamisch proces, met een verrassende wending...
Ontdekking van de nevel en Cygnus X-1
Sterrenkundige Stewart Sharpless voegde deze nevel pas in 1959 toe aan zijn catalogus—best laat, aangezien de Herschels al sinds de jaren 1780 veel nevels hadden beschreven. Op dat moment leek het “gewoon weer een vage nevel”.
Dat veranderde begin jaren ’60: twee Aerobee-raketten met Geigertellers ontdekten Cygnus X-1, een mysterieuze röntgenbron in het sterrenbeeld Zwaan. NASA’s Uhuru-satelliet toonde later snelle röntgenfluctuaties aan—een teken van iets kleins, maar krachtigs: vermoedelijk een zwart gat. In 1971 werd Cygnus X-1 gelokaliseerd bij een superreus. En in 1973 werd het erkend als de eerste serieuze zwartegat-kandidaat, compleet met accretieschijf.
Een weddenschap met grote inzet!
Rond 1975 was Cygnus X-1 het onderwerp van een weddenschap tussen natuurkundigen Stephen Hawking en Kip Thorne. Hawking wedde tegen het bestaan van een zwart gat in dit systeem. Uiteindelijk moest hij in de late jaren ’80 toegeven dat hij fout zat. Zijn verlies: een jaarabonnement op een tijdschrift over ‘hemelse lichamen’ genaamd Penthouse.
Cygnus X-1 werd het eerste bevestigde zwarte gat, en is sindsdien van cruciaal belang geweest in ons begrip van zwarte gaten in zowel binaire stersystemen als verre sterrenstelsels.
De buren hebben het zwaar...
We weten nu dat de superreus V1357 Cyg zo’n 21 zonsmassa’s heeft en 20 keer zo groot is als onze zon (dus een straal van ongeveer 14 miljoen kilometer!). Die vormt een nogal ‘giftige relatie’ met Cygnus X-1, een microquasar met een massa van 15 zonnen maar een straal van slechts 45 kilometer.
Ze draaien op een onderlinge afstand van slechts 0,2 AU (dat is echt heel dichtbij!) in 5,6 dagen om hun gemeenschappelijk zwaartepunt. En ja, microquasars bevatten een zwart gat. Noem het gerust het kosmische equivalent van een TurDucken.
Röntgenstraling en jets
Het zwarte gat trekt materie van de superreus aan en vormt een accretieschijf. Door de enorme wrijving wordt deze zo heet dat hij röntgenstraling begint uit te zenden. Diezelfde schijf projecteert ook smalle jets van subatomaire deeltjes met bijna de lichtsnelheid, wat sterke radiostraling veroorzaakt.
Een boegschok!
De opvallende blauwe boog rechtsonder in de Tulpnevel (die eigenlijk meer bolvormig is) noemen we een boegschok. Deze ontstaat door de botsing van de relativistische deeltjesstraal met het interstellaire medium (de ruimte tussen de sterren).
Hoewel de straal zelf smal en gefocust is, zorgt de botsing ervoor dat de energie in alle richtingen wordt verspreid—net als bij een schokgolf in water. Het resultaat is een bolvormige structuur rondom de jet.
SH 2-101: een plaatje met een verhaal
De Tulpnevel is dus veel meer dan alleen een mooie verschijning. Het is een kosmisch drama, vol met extreme natuurkunde, razendsnelle processen en zelfs een verloren weddenschap van een van de bekendste natuurkundigen ooit.