Astronomen hebben met 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.
Dat magneetvelden een belangrijke rol spelen in het aanjagen van superzware zwarte gaten wordt voorspeld door de theorie, maar was niet eerder met waarnemingen bevestigd. Energie van invallende materie wordt omgezet in straling die helderder is dan het gecombineerde licht van alle omringende sterren. Magneetvelden spelen met name een rol in de vorming van enorme vuurtorenachtige stralingsbundels.
“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 (Harvard-CfA, VS). “Onze waarnemingen vormen een bevestiging van tientallen jaren theoretisch werk”, voegt projectleider Shep Doeleman (Harvard) toe. Aan het onderzoek werkten ook twee Nederlandse astronomen mee: Christiaan Brinkerink (Radboud Universiteit) en Remo Tilanus (Universiteit Leiden). Het onderzoeksresultaat verschijnt vrijdag 4 december in Science.
De superzware zwarte gaten in de kernen van melkwegstelsels 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 compact 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 13 miljoen km overbrugt, minder dan 10 keer de diameter van de zon.
Door de lineaire polarisatie van het licht op een golflengte van 1,3 mm te meten kwamen de onderzoekers de structuur van het magneetveld op het spoor. Op aarde wordt licht lineair gepolariseerd door reflecties (zonnebrillen blokkeren op deze manier verblindend licht), maar in het geval van Sgr A* wordt gepolariseerd licht uitgezonden door elektronen die rond magnetische veldlijnen spiralen. Via polarisatie wordt de structuur van het magnetisch veld in kaart gebracht.
Sgr A* wordt omgeven door een accretieschijf van materiaal. Het onderzoeksteam ontdekte in sommige gebieden in de buurt van het zwarte gat een verstrengelde warboel aan lijnen en lussen terwijl het magneetveld elders een veel georganiseerder patroon laat zien. Coauteur Brinkerink: "Mogelijk is dat laatste het gebied waar de jets worden aangedreven.” De magneetvelden blijken bovendien op heel korte tijdschalen (van zo’n 15 minuten) te fluctueren. “Het galactisch centrum is dus echt veel dynamischer dan we dachten en met dit onderzoeksresultaat komen we weer een stap dichter bij het doorgronden van de directe omgeving van een zwart gat."
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. Coauteur 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 een fundamentele consequentie is van de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein, maar dat tot op heden slechts indirect is waargenomen.”
Brinkerink en Tilanus maken deel uit van het team van Radboud-astronoom Heino Falcke, die van de Europese Onderzoeksraad (ERC) een Synergy Grant heeft gekregen voor het BlackHoleCam-project. Dit project zal onderdeel worden van het gezamenlijke, wereldwijde EHT-consortium dat momenteel wordt gevormd.
Magneetvelden waargenomen vlak bij het zwarte gat in de Melkweg
