Het zwarte gat in de navel van de Melkweg vertoont magnetische velden
IIn april 2019 stond het beeld overal op de voorpagina’s: een gloeiende oranje wiebeling met een donker centrum: de schaduw van een echt zwart gat. De donkere vlek was een sensatie. Voor het eerst hebben astronomen een voorbeeld kunnen geven van deze vreemde, maar nu ongetwijfeld bestaande objecten die kunnen worden waargenomen met behulp van een wereldwijd netwerk van geschikte radiotelescopen, de Event Horizon Telescope (EHT). Het bevindt zich direct in het centrum van het gigantische actieve sterrenstelsel M84 in het sterrenbeeld Maagd. Een ander zwart gat, dit keer in het centrum van onze Melkweg, de Melkweg, werd in 2022 ingezet. Vanwege zijn ligging in het sterrenbeeld Boogschutter en om historische redenen wordt het Sagittarius A* of kortweg “Sgr A*” genoemd.
Vandaag, 27 maart, publiceerde het EHT-team, waartoe ruim driehonderd onderzoekers behoren, een nieuwe afbeelding van het gat in het centrum van de Melkweg, en publiceerde er tegelijkertijd twee wetenschappelijke artikelen over. Astrofysische dagboekbrieven. Wederom kun je de donkere vlek zien, die is ontstaan doordat het zwaartekrachtveld van het zwarte gat de zichtbare oranje microgolfgloed van de omringende materieschijf om zich heen richt. Maar deze keer is de oranje kronkel ontworpen door tientallen parallelle lijnen. Het identificeert de magnetische velden rond het zwarte gat. Dit is ook opmerkelijk, omdat een zeer vergelijkbare structuur is waargenomen in het zwarte gat in het hart van het actieve sterrenstelsel M87.
Ter vergelijking: gepolariseerd licht uit het centrum van sterrenstelsel M87
:
Afbeelding: EHT-samenwerking
De magnetische velden werden zichtbaar omdat de EHT-onderzoekers de informatie in de polarisatie van de verzamelde straling konden evalueren. Bij gepolariseerd licht (of andere elektromagnetische straling zoals microgolven) oscilleren de golven in een voorkeursvlak. Als plasma – een gas met een temperatuur die hoog genoeg is om elektronen van atomaire objecten te scheiden – wordt doordrongen van magnetische velden, heeft dit invloed op de polarisatie van het licht dat erdoorheen gaat. Door dergelijk licht te observeren en de polarisatie ervan te meten, kan men daarom conclusies trekken over de structuur en sterkte van de betrokken magnetische velden.
“De ontdekking van deze magnetische velden opent een venster naar de diepere gebieden van Boogschutter A*, waar de interactie van zwaartekracht, magnetisme en de kromming van de ruimte-tijd zijn hoogtepunt bereikt, zegt Anton Zinsos, directeur van het Bonn Max Planck Instituut voor Radioastronomie. die nauw betrokken is bij de EHT. Wat onderzoekers echt interesseert, is de gelijkenis van de magnetische omstandigheden nabij de waarnemingshorizon van de twee superzware zwarte gaten die tot nu toe met de EHT zijn onderzocht.
Miljoenen keren zwaarder dan stellaire zwarte gaten
Astrofysici classificeren beide objecten als ‘supermassief’ (de correctere term ‘supermassief’ in het Duits wordt niet echt geaccepteerd) omdat ze miljoenen keren zwaarder zijn dan de zwarte gaten die ontstaan wanneer zeer zware sterren aan het einde van hun leven instorten. . Maar met iets meer dan vier miljoen zonsmassa's is Boogschutter A* duizend keer kleiner dan zijn tegenhanger in het centrum van sterrenstelsel M87.
Bovendien is M87 een zogenaamd actief sterrenstelsel, waarin voortdurend grote hoeveelheden materie in het zwarte gat stromen, dat enorm opwarmt en door interactie met magnetische velden soms zogenaamde jets vormt, zoals twee gigantische kraters die naar elkaar toe wijzen. richtingen over duizenden lichtjaren, door de intergalactische ruimte. Je zou significante verschillen verwachten in de structuur van de magnetische omgeving van beide objecten.
De schaduwen van zwarte gaten in ons sterrenstelsel (rechts) en het actieve sterrenstelsel M87 (links) vergeleken met elkaar en met elementen in ons zonnestelsel. Voyager 1 is een ruimtesonde die in 1977 werd gelanceerd en nu het verste door de mens gemaakte object van de zon is.
:
Afbeelding: EHT Collaboration (erkenning
Maar er is nog iets anders op te merken. ‘Wat we nu zien is dat er sterke, verwrongen en georganiseerde magnetische velden zijn nabij het zwarte gat in het centrum van de Melkweg’, zegt Sarah Isson van het Harvard Center for Astrophysics, medeleider van het EHT-project. ‘Gecombineerd met het feit dat Sagittarius A* een opvallend vergelijkbare polarisatiestructuur heeft als het veel grotere en massievere zwarte gat M87*, hebben we geleerd dat sterke, geordende magnetische velden essentieel zijn voor de interactie van zwarte gaten met het gas en de materie eromheen. . Over.”
De interessante polarisatie-informatie wordt nu pas verkregen vanwege de bijzondere complexiteit van de EHT-waarnemingen van de schaduwen van deze twee zwarte gaten, die al de grenzen opzoeken van wat technisch mogelijk is. ‘In tegenstelling tot het standaardbeeld, dat alleen informatie over de intensiteit van het licht nodig heeft, is het weergeven van polarisatie veel moeilijker’, zegt theoretisch astrofysicus Luciano Rizzola van de Universiteit van Frankfurt. “In feite is ons polaroidbeeld van Boogschutter A* het resultaat van een zorgvuldige vergelijking tussen werkelijke metingen en honderdduizenden mogelijke beeldvarianten die we kunnen creëren met behulp van geavanceerde supercomputersimulaties. Net als het eerste beeld van Boogschutter A* zijn deze polaroidbeelden afbeeldingen vertegenwoordigen een soort gemiddelde van alle ‘metingen’.
Het lijkt erop dat de moeite de moeite waard was. “Met een monster van twee zwarte gaten met zeer verschillende massa’s en in twee zeer verschillende sterrenstelsels is het belangrijk om te weten hoe vergelijkbaar ze zijn en hoe verschillend ze zijn”, zegt Mariafelicia De Laurentiis, plaatsvervangend EHT-projectwetenschapper en professor aan de universiteit. Napels. “Aangezien beide ons nu bewijs leveren van de aanwezigheid van sterke magnetische velden, ligt het voor de hand dat dit een universele, misschien zelfs fundamentele eigenschap van dit soort systemen is. Overeenkomsten tussen beide zwarte gaten zouden ook de aanwezigheid van jets kunnen omvatten. In M87 konden we een straalvliegtuig waarnemen “Heel duidelijk. Aan de andere kant moeten we Boogschutter A* nog vinden.”