Je leest:

Magneetvelden vlakbij zwart gat

Magneetvelden vlakbij zwart gat

Astronomen hebben met een wereldwijd netwerk van radiotelescopen – de Event Horizon Telescope – voor het eerst magneetvelden waargenomen net buiten de waarnemingshorizon van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg.

Impressie van een zwart gat met een materieschijf eromheen, en twee stralingsbundels.

Magneetvelden spelen een belangrijke rol in de directe omgeving van superzware zwarte gaten. Dat was weliswaar al voorspeld door de theorie, maar nog niet eerder met waarnemingen bevestigd. Vooral voor het vormen van enorme vuurtorenachtige stralingsbundels zouden de magneetvelden cruciaal zijn. Die straling is oorspronkelijk afkomstig van materie die in het zwarte gat valt en daarbij opwarmt.

“Voor het begrip van dit proces zijn magneetvelden ontzettend belangrijk, maar het was niet eerder mogelijk om ze zo dicht bij een zwart gat waar te nemen”, zegt eerste auteur Michael Johnson van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Onze waarnemingen vormen een bevestiging van tientallen jaren theoretisch werk”, voegt projectleider en directe collega Shep Doeleman toe.

Aan het onderzoek, dat vandaag in Science is verschenen, werkten ook twee Nederlandse astronomen mee: Christiaan Brinkerink van de Radboud Universiteit en Remo Tilanus van de Universiteit Leiden.

Schijf van materie

De superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels zoals onze Melkweg zijn een soort kosmische stralingsgeneratoren: ze zetten invallende materie om in intense straling. Als zo’n zwart gat ook nog eens om zijn as draait, kan het krachtige stralingsbundels genereren die duizenden lichtjaren ver reiken.

Zwarte gaten zijn de meest compacte objecten in het universum. Sagittarius A* (ofwel Sgr A*) heeft een massa van vier miljoen zonnen, terwijl de waarnemingshorizon (het punt waarachter niets meer aan het zwarte gat kan ontsnappen, zelfs geen licht) nog geen dertien miljoen kilometer overbrugt, minder dan tien keer de diameter van de zon.

Door de draairichting van het licht – ook wel polarisatie genoemd – op een golflengte van 1,3 millimeter te meten, kwamen de onderzoekers de structuur van het magneetveld op het spoor. Op aarde wordt de draairichting van licht beïnvloed door bijvoorbeeld reflecties; in het geval van Sgr A* wordt gepolariseerd licht uitgezonden door elektronen die rond magnetische veldlijnen bewegen. Via de waargenomen polarisatie is de structuur van het magnetisch veld in kaart gebracht.

Sgr A* wordt omgeven door een ronddraaiende schijf van materie, die zogenoemde accretieschijf. Het onderzoeksteam ontdekte in sommige gebieden in de buurt van het zwarte gat een verstrengelde warboel aan magnetische lijnen en lussen, terwijl het magneetveld elders een veel georganiseerder patroon laat zien.

Brinkerink: “Mogelijk is dat laatste het gebied waar de bundels worden aangedreven.” De magneetvelden blijken bovendien op heel korte tijdschalen (van zo’n vijftien minuten) te fluctueren. “Het centrum van de Melkweg is veel dynamischer dan we dachten en met dit onderzoeksresultaat komen we weer een stap dichter bij het doorgronden van de directe omgeving van het zwarte gat dat zich daar ophoudt.”

De ALMA-radiotelescoop in Chili gaat in de toekomst ook deel uitmaken van de EHT.

Zwart gat in de ogen kijken

De nog in ontwikkeling zijnde Event Horizon Telescope (EHT) is het enige instrument met de benodigde resolutie voor dit soort waarnemingen, te vergelijken met het fotograferen van een appel op de maan. De EHT bestaat uit een netwerk van gekoppelde radiotelescopen, dat functioneert als een enkele telescoop ter grootte van de aarde.

De waarnemingen vormen een van de eerste resultaten van de EHT, waarmee astronomen uiteindelijk de eerste opname willen maken van de waarnemingshorizon van een zwart gat. Tilanus: “Binnen twee tot drie jaar verwachten we de eerste waarneming van Sgr A* te kunnen doen, die ons daadwerkelijk een zwart gat zal laten zien: een object dat wordt voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, maar dat tot op heden slechts indirect is waargenomen.”

Bron

  • Johnson M. et al., Resolved magnetic-field structure and variability near the event horizon of Sagittarius A*, Science (4 december 2015), DOI:10.1126/science.aac7087
Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
© Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 december 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.