Radiotelescoop onthult geheimen van massief zwart gat

Radiotelescoop onthult geheimen van massief zwart gat

Anonim

Aan de kernen van veel sterrenstelsels verdrijven superzware zwarte gaten krachtige stralen van deeltjes met bijna de snelheid van het licht. Hoe ze deze prestatie uitvoeren is al lang een van de mysteries van de astrofysica.

De leidende theorie zegt dat de deeltjes worden versneld door strak verdraaide magnetische velden dicht bij het zwarte gat, maar het bevestigen van dat idee vereiste een ongrijpbaar close-upbeeld van de binnenste keel van de jet. Nu, met behulp van de ongeëvenaarde resolutie van de Very Long Baseline Array (VLBA) van de National Radio Astronomy Observatory, hebben astronomen gezien hoe materiaal een kurkentrekker naar buiten wikkelde en zich precies gedroeg zoals voorspeld door de theorie. De astronomen rapporteerden hun bevindingen in het 24 aprilnummer van het tijdschrift Nature .

"We hebben de helderste blik tot nu toe gekregen in het binnenste gedeelte van de straal, waar de deeltjes daadwerkelijk worden versneld, en alles wat we zien ondersteunt het idee dat gedraaide, opgerolde magnetische velden het materiaal naar buiten stuwen", zei Alan Marscher, van de universiteit van Boston, leider van een internationaal onderzoeksteam. "Dit is een belangrijke vooruitgang in ons begrip van een opmerkelijk proces dat zich in het hele universum voordoet, " voegde hij eraan toe.

Marschers team bestudeerde een sterrenstelsel genaamd BL Lacertae (BL Lac), ongeveer 950 miljoen lichtjaar van de aarde. BL Lac is een blazar, het meest energieke type galactische kern met zwarte gaten. Een zwart gat is een concentratie van massa die zo dicht is dat zelfs licht niet kan ontsnappen aan de zwaartekracht. Superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels voeden deeltjesstralen en intense straling in soortgelijke objecten, waaronder quasars en Seyfert-sterrenstelsels.

Materiaal naar binnen getrokken in de richting van het zwarte gat vormt een afgeplatte, roterende schijf, een accretieschijf genoemd. Terwijl het materiaal vanaf de buitenrand van de schijf naar binnen beweegt, worden magnetische veldlijnen loodrecht op de schijf getwist, waardoor een strak opgerolde bundel wordt gevormd die volgens astronomen de uitgeworpen deeltjes voortstuwt en opsluit. Dichter bij het zwarte gat wordt de ruimte zelf, inclusief de magnetische velden, verdraaid door de sterke zwaartekracht en rotatie van het zwarte gat.

Theoretici voorspelden dat materiaal dat naar buiten beweegt in dit dichtbij gelegen versnellingsgebied een kurkentrekkervormig pad zou volgen binnen de bundel van verdraaide magnetische velden. Ze voorspelden ook dat licht en andere straling uitgezonden door het bewegende materiaal zou oplichten wanneer het roterende pad het meest direct op de aarde was gericht.

Marscher en zijn collega's voorspelden dat er later ook een overstraling zou zijn wanneer het materiaal een stationaire schokgolf, de "kern" genoemd, enige tijd nadat het uit het versnellingsgebied is gekomen, raakt.

"Dat gedrag is precies wat we zagen, " zei Marscher, toen zijn team een ​​uitbarsting van BL Lac volgde. Eind 2005 en begin 2006 keken de astronomen naar BL Lac met een internationale verzameling telescopen terwijl een knoop van materiaal door de straal naar buiten werd uitgestoten. Terwijl het materiaal uit de buurt van het zwarte gat snelde, kon de VLBA zijn locatie bepalen, terwijl andere telescopen de eigenschappen van de straling meten die door de knoop werd uitgezonden.

Heldere uitbarstingen van licht, röntgenstralen en gammastralen kwamen toen de knoop precies op locaties was waar de theorieën zeiden dat dergelijke uitbarstingen zouden worden gezien. Bovendien roteerde de uitlijning van de radio en lichtgolven - een eigenschap die polarisatie wordt genoemd - terwijl de knoop zijn kurkentrekkerpad binnen de strakke keel van verdraaide magnetische velden wond.

"We hebben een ongekend beeld van het binnenste gedeelte van een van deze jets en hebben informatie verzameld die erg belangrijk is om te begrijpen hoe deze enorme deeltjesversnellers werken, " zei Marscher.

Bron: National Radio Astronomy Observatory