Natuur- en sterrenkundigen bedenken de gekste dingen bij hun pogingen om de kosmos beter te begrijpen. In deze rubriek elke maand een mooi voorbeeld. Ditmaal: zit er een oeroud zwart gat in het binnenste van de zon?

Wie opgroeide in de jaren negentig kon er niet omheen: de hit ‘Black Hole Sun’ van grungeband Soundgarden. Vooral de videoclip sprak tot de verbeelding, waarin allerlei mensen het zwarte gat dat de zon was geworden in werden getrokken. Maar hé, dat slaat natuurlijk nergens op. Buiten dat ze allebei in het heelal te vinden zijn, hebben onze zon en zwarte gaten niets met elkaar te maken… Toch?

Nou, misschien wel, schrijft een internationaal team van sterrenkundigen in The Astrophysical Journal, onder wie Selma de Mink, wetenschappelijk directeur van het Max Planck-instituut voor Astrofysica in het Duitse Garching. Nee, de zon zal niet plotseling in een zwart gat veranderen. Maar er is een minuscule kans dat er al miljarden jaren diep in zijn binnenste zo’n object verborgen zit. En dat kan op termijn wel degelijk grote gevolgen voor de aarde hebben.

Meer van Far Out:

• Zoektocht naar de kleinkinderen van de donkere materie
• Is het mogelijk om energie uit het niets te halen?

Van binnenuit

De zwarte gaten waar je het vaakst over hoort, zijn de exemplaren die achterblijven als een ster veel zwaarder dan de zon is geëxplodeerd als supernova. Zulke gaten wegen minstens enkele keren zoveel als onze zon. Daarnaast zijn er de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels, die tot miljarden zonsmassa’s zwaar kunnen zijn. Maar mogelijk zijn er ook mini-gaatjes die al ontstonden in de eerste seconde na de oerknal. Deze primordial black holes of oerzwarte gaten zouden sindsdien door het universum hebben gezworven. En daarvan zou er ook eentje in de zon kunnen zijn beland toen die zo’n 4,5 miljard jaar geleden ontstond.

Dat is een extreem onwaarschijnlijk, maar niet totaal onmogelijk scenario, zegt De Mink. “Doordat kleine zwarte gaten vrij snel bewegen, is het erg lastig voor een vormende ster om er een in zich op te nemen. Daardoor is onduidelijk hoeveel sterren er zijn met kleine zwarte gaten erin – en of ze überhaupt wel bestaan. Maar als wetenschapper is het toch belangrijk om je af te vragen: wat als dit wel af en toe gebeurt? Hoe kun je zo’n ster dan herkennen?”

Stel eerst dat de zon een zwart gat had opgeslokt zwaarder dan 20 biljard ton. (Dat klinkt als heel veel, maar het is een honderdmiljardste van de massa van de zon zelf.) In dat geval was de zon ofwel veel helderder geweest, ofwel was hij al lang geleden door het gat van binnenuit opgevreten, zo blijkt uit de computersimulaties van De Mink en collega’s. We weten dus, met andere woorden, dat áls de zon miljarden jaren geleden een zwart gat in zich heeft opgenomen, dat minder moet hebben gewogen dan 20 biljard ton. Anders hadden we dat wel gemerkt – of waren we er überhaupt niet geweest.

Sterbevingen

Maar wat zou er dan gebeuren als de zon een zwart gat had opgeslokt van 20 biljard ton, met andere woorden: het zwaarste zwarte gat dat tot op heden ongemerkt in het binnenste van de zon had kunnen vertoeven? Allereerst zou dat gat inmiddels zijn gegroeid tot ongeveer de massa van de aarde – maar dat zou dus niet hebben geleid tot waarneembare effecten. Tenminste, niet met de techniek van nu. “We verwachten dat we in de nabije toekomst mogelijk ‘zonbevingen’ kunnen meten die ons informatie geven over het allerdiepste centrum van de zon”, zegt De Mink. “Met dat soort seismologische metingen zou je zo’n zwart gat op het spoor kunnen komen.”

Ingrijpender zijn de gevolgen voor de toekomst van de zon. Zónder zwart gat heeft die nog zo’n 5 miljard jaar te gaan voor hij door zijn huidige brandstof heen is: de waterstof in zijn binnenste. Heeft de zon dat punt eenmaal bereikt, dan verandert hij in een rode reuzenster – een ster zo groot, dat hij mogelijk zelfs de aarde opslokt.

Mét zwart gat wordt het een heel ander verhaal. In dat geval is over zo’n anderhalf miljard jaar niet meer het ‘verbranden’ van waterstof de voornaamste energiebron van de zon, maar de hitte van het gas dat het zwarte gat in stroomt. En die ommezwaai zou betekenen dat de zon dán al een rode reus wordt.

Tijdrovende simulaties

Of dat echt gaat gebeuren, is dus met de technologie van nu nog niet vast te stellen. Wel kunnen we kijken naar andere rode reuzen in ons sterrenstelsel de Melkweg, zegt De Mink. “Die staan een stuk verder van ons af dan onze zon, maar misschien zijn hun ‘sterbevingen’ toch makkelijker te meten dan de bevingen op onze zon.”

Ook kunnen De Mink en collega’s hun computersimulaties uitbreiden. Nu stoppen die als het gat een twintigste van de massa van de zon heeft opgeslokt. “Zouden we verder willen gaan, dan moeten we overstappen naar driedimensionale simulaties”, zegt De Mink. “Helaas zijn dat soort simulaties erg tijdrovend en is het moeilijk om alle effecten van straling goed mee te nemen. Maar we zijn al benaderd door onderzoeksgroepen die hier meer verstand van hebben en met ons mee willen denken.”

In de tussentijd hoeven we niet bang te zijn voor taferelen zoals die in de clip van Soundgarden. Als er ooit een zwart gaatje in de zon is beland, zou het wel heel toevallig zijn als dat nu nét zo zwaar is geworden dat het op korte termijn merkbare gevolgen krijgt. En zelfs als dat zo is, zullen we niet massaal van het aardoppervlak worden geplukt. Want hoe gevaarlijk zo’n black hole sun ook lijkt, uiteindelijk heeft ie een net zo grote zwaartekracht als een zon zónder gat. En daar vliegen we ook niet zomaar naartoe.

Jean-Paul Keulen is wetenschapsjournalist gespecialiseerd in natuur- en sterrenkunde. Voor deze rubriek raadpleegde hij onder meer de volgende literatuur: Earl P. Bellinger e.a.: Solar Evolution Models with a Central Black Hole, The Astrophysical Journal (20 december 2023).

Deze Far Out staat ook in KIJK 3/2024. Bestel deze editie in onze webshop, of eenvoudig via de knop hieronder.