Astronomen hebben het eerste beeld vastgelegd van het gepolariseerde licht en de magnetische velden rondom Sagittarius A* (Sgr A*), het superzware zwarte gat in het hart van het Milli-pad.
Een historische waarneming gedaan met de Event Horizon Telescope (EHT) heeft onthuld dat de nauwkeurig opgestelde magnetische velden overeenkomsten vertonen met die rond het superzware zwarte gat in het hart van het sterrenstelsel M87. Dit is verrassend gezien het feit dat de massa van Sgr A* ongeveer 4,3 miljoen keer die van de zon is, maar M87* is veel monsterlijker, met een massa die overeenkomt met ongeveer 6,5 miljard zonnen.
De nieuwe EHT-waarneming van Boogschutter A* suggereert dus dat sterke, goed georganiseerde magnetische velden gemeenschappelijk kunnen zijn voor alle zwarte gaten. Omdat de magnetische velden van M87* sterke uitstromen of “jets” veroorzaken, suggereren de resultaten ook dat Sagittarius A* zelf verborgen, zwakke jets zou kunnen hebben.
Verwant: De James Webb-ruimtetelescoop heeft een 'extreem rood' superzwaar zwart gat ontdekt dat groeit in het vroege heelal
“Deze nieuwe afbeelding van het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel, Sgr A*, vertelt ons dat er in de buurt van het zwarte gat sterke, gedraaide, regelmatige magnetische velden zijn”, zegt Sarah Isson, associate research leader van NASA’s Hubble Fellowship. Programma. “Een tijdje dachten we dat magnetische velden een sleutelrol speelden in de manier waarop zwarte gaten materie in krachtige jets voeden en uitstoten”, vertelde een Einstein Fellow van het Center for Astrophysics (CfI) van Harvard en het Smithsonian aan Space.com.
“Deze nieuwe afbeelding, samen met de opvallend vergelijkbare polarisatiestructuur die te zien is in het grotere en krachtigere zwarte gat M87*, laat zien dat sterke, geordende magnetische velden essentieel zijn voor de interactie van zwarte gaten met het gas en de materie eromheen.”
Vergelijking van het magnetisme van twee gigantische zwarte gaten
De EHT bestaat uit verschillende telescopen over de hele wereld, waaronder de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), die samenkomen om een telescoop ter grootte van de aarde te vormen, en is geen onbekende in het schrijven van wetenschappelijke geschiedenis.
In 2017 maakte de EHT-telescoop de eerste opname van een zwart gat en zijn omgeving, waarbij M87* op een afstand van ongeveer 53,5 miljoen lichtjaar van de aarde werd vastgelegd. Twee jaar nadat dit beeld in 2019 aan het publiek werd onthuld, heeft de EHT-samenwerking opnieuw de eerste blik op gepolariseerd licht rond een zwart gat, M87*, onthuld.
Polarisatie vindt plaats wanneer lichtgolven naar een bepaalde hoek worden gericht. Magnetische velden die worden gegenereerd door plasma dat zich rond zwarte gaten wikkelt, polariseren licht in een hoek van 90 graden ten opzichte van hen. Dit betekent dat het observeren van de polarisatie rond M87* ervoor zorgde dat wetenschappers voor het eerst de magnetische velden rond het zwarte gat konden ‘zien’.
Dit werd in 2022 gevolgd door de onthulling dat de EHT ook een superzwaar zwart gat in beeld had gebracht dat veel dichter bij de aarde ligt op slechts 27.000 lichtjaar afstand, Sgr A*, het zwarte gat waarrond de Melkweg is uitgesneden.
Nu heeft de EHT wetenschappers eindelijk een beeld gegeven van het gepolariseerde licht, en dus van de magnetische velden, die dit superzware zwarte gat omringen.
“Gepolariseerd licht leert ons over magnetische velden, de eigenschappen van gas en de mechanismen die optreden wanneer een zwart gat zich voedt”, zegt Isson. “Gezien de extra uitdagingen die het Sgr A*-beeld met zich meebrengt, is het echt verrassend dat we überhaupt een polarimetrisch beeld hebben kunnen verkrijgen!”
Deze uitdagingen doen zich voor ondanks het feit dat Boogschutter A* dichter bij de aarde staat, omdat de kleinere omvang van het superzware zwarte gat in de Melkweg betekent dat het moeilijk is om de materie die er met bijna-lichtsnelheden omheen draait, in beeld te brengen. M87* is veel groter, wat betekent dat het materiaal, terwijl het zich met min of meer dezelfde snelheid voortbeweegt, er veel langer over doet om het circuit te voltooien, waardoor het voor de EHT gemakkelijker wordt om het vast te leggen.
Het overwinnen van deze moeilijkheden betekent dat het nu mogelijk is om twee zwarte gaten aan weerszijden van het superzware zwarte gatspectrum, een miljard maal de massa van de zon, en de andere miljoenen maal de massa van onze ster, met elkaar te vergelijken. De voorlopige conclusie is dat deze magnetische velden opmerkelijk veel op elkaar lijken.
“Deze gelijkenis was vooral verrassend omdat M87* en Sgr A* twee totaal verschillende zwarte gaten zijn”, zegt Isson. “M87* is een heel bijzonder zwart gat: het heeft een massa van 6 miljard zonsmassa’s, leeft in een gigantisch elliptisch sterrenstelsel en zendt een krachtige plasmastraal uit die op alle golflengten te zien is.
“Sgr A* daarentegen is heel gebruikelijk: het heeft een massa van 4 miljoen zonsmassa’s, leeft in ons reguliere spiraalstelsel, de Melkweg, en lijkt helemaal geen stroming te hebben.”
Isson legde uit dat het team verwachtte meer te weten te komen over de verschillende eigenschappen van de magnetische velden van M87* en Sgr A*, alleen al door naar het deel van het gepolariseerde licht te kijken.
Issoun voegde eraan toe: “Misschien is een van hen meer georganiseerd en sterk, en de ander is turbulenter en zwakker.” “Omdat ze er echter weer hetzelfde uitzien, is het nu vrij duidelijk dat deze twee verschillende klassen zwarte gaten zeer vergelijkbare magnetische veldgeometrieën hebben!”
De resultaten suggereren dat diepgaander onderzoek van Sgr A* tot nu toe onontdekte kenmerken aan het licht kan brengen.
Zendt het superzware zwarte gat in de Melkweg een onzichtbare straal uit?
De polarisatie van het licht en de elegante en krachtige magnetische velden van Boogschutter A*, en het feit dat het zo veel lijkt op dat van M87*, kunnen erop wijzen dat ons centrale zwarte gat tot nu toe een geheim voor ons verborgen heeft gehouden.
“We verwachten dat de sterke en geordende magnetische velden rechtstreeks verband houden met vliegtuiglanceringen, zoals we hebben waargenomen in M87*”, legt Issoun uit. “Aangezien Sgr A*, zonder geobserveerd vliegtuig, een zeer vergelijkbare geometrie lijkt te hebben, ligt er misschien ook een vliegtuig op de loer in Sgr A*, wachtend om waargenomen te worden, wat heel spannend zou zijn!”
Astronomen waren niet zo verrast toen ze geen straaljager van Sgr A* zagen. Dit komt omdat M87* omgeven is door zoveel gas en stof dat het jaarlijks het equivalent van twee of drie zonnen verbruikt. Dit betekent dat er veel materiaal is waarvan de magnetische velden het naar de polen kunnen leiden en in jets kunnen exploderen.
Boogschutter A* verbruikt daarentegen heel weinig materie, wat overeenkomt met het feit dat een mens elke miljoen jaar één rijstkorrel eet. Deze waarnemingen suggereren dat het superzware zwarte gat waar we ons mee voeden mogelijk nog steeds een straalvliegtuig heeft; Het is moeilijk te zien.
“Er is veel bewijs voor mogelijke uitstroom en zelfs straalstromen die in het verleden door het zwarte gat zijn ontstaan, maar toch is er nog nooit een straalvliegtuig in Boogschutter A* afgebeeld vanwege de moeilijke omgeving van het galactische centrum”, aldus Isson. “Het zal een belangrijke ontdekking zijn over ons zwarte gat en een link naar de geschiedenis ervan binnen ons Melkwegstelsel.”
Ze voegde eraan toe dat het proces dat deze jets lanceerde het meest actieve mechanisme in het hele universum is en een grote invloed heeft op de kernen van sterrenstelsels. Zo wordt het gas en stof verwijderd dat nodig is voor de geboorte van sterren en wordt de manier waarop sterrenstelsels groeien en evolueren beïnvloed. Dit betekent dat de ontdekking van een straalvliegtuig dat uit Boogschutter A* tevoorschijn komt, van invloed zou zijn op ons begrip van hoe de Melkweg evolueerde en de vorm aannam die astronomen vandaag de dag waarnemen.
Isson vervolgde: ‘Het is opvallend dat zulke wijdverspreide schade kan worden veroorzaakt door zo’n kleine kern in de Melkweg, en dat het allemaal begint aan de rand van het centrale zwarte gat, waar deze magnetische velden heersen.’
Isson zei dat wetenschappers dankzij deze twee gepolariseerde beelden van twee totaal verschillende zwarte gaten nu zeer overtuigend bewijs hebben dat er overal in deze kosmische reuzen sterke magnetische velden aanwezig zijn.
“De volgende stap is uitzoeken hoe deze geometrie zich verhoudt tot hoe deze systemen bewegen, evolueren en gloeien,” zei ze.
De EHT zal begin april beginnen met zijn waarnemingscampagne voor 2024, en de samenwerking hoopt veelkleurige beelden te verkrijgen van bekende zwarte gaten zoals M87* en Sgr A* door ze in verschillende lichtfrequenties te observeren.
“In het komende decennium zijn de inspanningen van de volgende generatie van EHT erop gericht om meer telescopen toe te voegen om onze vaak waargenomen virtuele spiegel ter grootte van de aarde te vullen,” voegde Isson eraan toe. “Met deze uitbreidingen van de EHT zullen we gepolariseerde films van zwarte gaten kunnen produceren en de dynamiek tussen het zwarte gat M87* en zijn jet direct kunnen observeren.”
Bovendien zei de CFI-onderzoeker dat de EHT uiteindelijk wat ruimtegebaseerde hulp zou kunnen krijgen bij het observeren van zwarte gaten en hun dynamiek. Een voorgestelde missie die zou kunnen helpen dit te bereiken is de Black Hole Explorer (BHEX) -missie, die een enkele ruimtetelescoop toevoegt aan de op de grond gebaseerde EHT-array.
“Er wordt gedacht dat de mate waarin zwarte gaten roteren direct verband houdt met de reden waarom magnetische velden in de buurt van een zwart gat er zo uitzien en hoe ze jets kunnen afvuren”, concludeert Isson. “Met behulp van BHEX kunnen we de scherpe fotonringsignatuur van zwarte gaten in beeld brengen. Deze fotonring codeert eigenschappen van de ruimte-tijd rond het zwarte gat, inclusief de spin van het zwarte gat!”
Het onderzoek van het EHT-team werd woensdag (27 maart) gepubliceerd in het tijdschrift Astrofysische dagboekbrieven.
“Social media fanaat. Fanatieke bacon fanaat. Wannabe popcultuur fan. Communicator. Gecertificeerd schrijver.”
More Stories
NASA begrijpt nog steeds niet de oorzaak van het hitteschildprobleem van Orion
Bekijk hoe twee prachtige supernovaresten zich in de loop van 20 jaar ontwikkelen (time-lapse video)
NASA publiceert verbluffende time-lapses van supernova's die 20 jaar in 20 seconden laten zien