Een internationaal onderzoeksteam heeft ontdekt dat primordiale zwarte gaten - die hypothetische overblijfselen uit de vroegste momenten van het universum - mogelijk witte dwergsterren laten exploderen als Type Ia-supernova's. Want dat was precies wat de kosmos nodig had: meer dingen die exploderen. De studie, gepubliceerd in The Astrophysical Journal, suggereert ook dat deze ongebruikelijke explosies kunnen helpen bij het verklaren van een raadselachtig chemisch overvloedspatroon dat wordt gezien bij sterren in de Melkweg.

Primordiale zwarte gaten (PBH's) zouden zijn gevormd tijdens kosmische inflatie, toen de snelle uitdijing van het universum kleine fluctuaties in de materieverdeling versterkte. Ze worden al lang voorgesteld als kandidaten voor donkere materie, de onzichtbare substantie die naar verluidt ongeveer 90% van alle materie in het universum uitmaakt. Want ja, waarom zou je 'stiekem exploderende sterren' niet toevoegen aan de lijst van dingen die donkere materie zou kunnen doen.

Hier is het voorgestelde mechanisme: terwijl primordiale zwarte gaten door de ruimte reizen, kunnen ze af en toe door een witte dwerg gaan - het dichte stellaire overblijfsel dat achterblijft nadat een ster met een lage massa zijn brandstof heeft opgebruikt. De zwaartekracht van het zwarte gat zou krachtige getijdenkrachten in de ster creëren, waardoor deze destabiliseert en explodeert als een Type Ia-supernova (SNe Ia). Type Ia-supernova's zijn extreem heldere explosies, waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze optreden wanneer een witte dwerg instabiel wordt en een op hol geslagen thermonucleaire reactie ondergaat. Maar wie heeft 'algemeen aangenomen' nodig als je 'mogelijk veroorzaakt door een klein zwart gat' kunt hebben?

Het onderzoek werd geleid door Shing-Chi Leung, een assistent-professor aan het SUNY Polytechnic Institute en een gastonderzoeker aan het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) van de Universiteit van Tokio. Het team bestond ook uit Kavli IPMU Visiting Senior Scientist Ken'ichi Nomoto en Kavli IPMU Senior Fellow Alexander Kusenko. Ze onderzochten de beweging, helderheid en chemische eigenschappen van supernova's die door dit voorgestelde PBH-veroorzaakte explosiekanaal worden geproduceerd.

In een eerder artikel dat in 2025 werd gepubliceerd, toonde het team aan dat PBH-veroorzaakte explosies SNe Ia kunnen produceren met eigenschappen die sterk lijken op die van standaardmodellen. Voor de nieuwe studie vergeleken ze hun modellen met verschillende bekende supernovaresten (Tycho, Kepler, 3C 397), nabije supernova's (bijv. SN 2011fe, SN 2012cg) en de chemische overvloed van Melkwegsterren. Hun resultaten toonden aan dat PBH-veroorzaakte SNe Ia verschillende kenmerken kunnen reproduceren die in deze supernova's en hun resten worden waargenomen.

De onderzoekers onderzochten radioactieve isotopen zoals Ni-56, Ni-57 en stabiele elementen zoals Mn en Ni. Deze chemische handtekeningen stelden hen in staat om de massa's en metalliciteiten te schatten van de sterren die de explosies produceerden. Metalliciteit - de hoeveelheid metaal wanneer de ster wordt gevormd, die aangeeft wanneer de ster in de kosmische leeftijd werd geboren - biedt aanwijzingen over wanneer een ster werd gevormd en de chemische omstandigheden op dat punt in de geschiedenis van het universum. (In de astronomie zijn 'metalen' elementen zwaarder dan waterstof en helium, omdat astronomen hun eigen definities hebben.)

Het team gebruikte ook supernovamodellen om te onderzoeken hoe dit explosiemechanisme zou kunnen bijdragen aan galactische chemische verrijking. Supernova's laten nieuw gevormde elementen vrij in de ruimte, waar ze later deel kunnen uitmaken van nieuwe sterren en planeten. De analyse gaf aan dat een niet-nul fractie van PBH-veroorzaakte SNe Ia nodig kan zijn om de chemische overvloedtrend te verklaren die wordt waargenomen in sterren in de hele Melkweg. Dit suggereert dat primordiale zwarte gaten de chemische evolutie van ons sterrenstelsel hebben beïnvloed via de stellaire explosies die ze veroorzaakten.

'Ons werk suggereert dat sommige supernova's die we aan de hemel waarnemen het gevolg kunnen zijn van de PBH's. Dus ook al kunnen we deze ongrijpbare entiteiten niet direct waarnemen, ze laten veel interessante aanwijzingen in de natuur achter waarmee we hun eigenschappen kunnen onderzoeken', zei Leung. De onderzoekers zijn van plan hun onderzoek te verbreden door te bestuderen hoe PBH-veroorzaakte supernova's bijdragen aan de vorming van neutronensterren en zwarte gaten, en hoe ze mogelijk verband houden met andere kosmische verschijnselen.