Zichtbaar licht Hubble-beeld van de straal die wordt uitgezonden door het zwarte gat met een massa van 3 miljard zonne-energie in het hart van melkwegstelsel M87 (februari 1998) Credit: NASA / ESA en John Biretta (STScI / JHU)
Ook al zijn zwarte gaten - door hun definitie en aard - de ultieme hamsterenaars van het heelal, die materie en energie verzamelen en opslokken in de mate dat zelfs licht niet aan hun zwaartekrachtgreep kan ontsnappen, vertonen ze ook vaak het vreemde gedrag van enorm hoeveelheden materiaal ook daar vandaan, in de vorm van stralen die honderdduizenden - zo niet miljoenen - lichtjaren de ruimte in blazen. Deze jets bevatten oververhit plasma dat niet voorbij de horizon van het zwarte gat is gekomen, maar eerder werd 'opgevoerd' door zijn krachtige zwaartekracht en intense rotatie en uiteindelijk naar buiten werd geschoten alsof het een enorm kosmisch kanon was.
De exacte mechanismen van hoe dit allemaal werkt, zijn niet precies bekend, omdat zwarte gaten notoir lastig te observeren zijn, en een van de meer verbijsterende aspecten van het straalgedrag is waarom ze altijd lijken te zijn uitgelijnd met de rotatieas van de actieve zwarte voeding gat, evenals loodrecht op de bijbehorende accretieschijf. Nu ondersteunt nieuw onderzoek met geavanceerde 3D-computermodellen het idee dat het de verhoogde rotatiesnelheid van de zwarte gaten is, gecombineerd met het plasma-magnetisme dat verantwoordelijk is voor het vormen van de jets.
In een recent artikel dat in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschap, assistent-professor aan de Universiteit van Maryland Jonathan McKinney, Kavli Institute-directeur Roger Blandford en Alexander Tchekhovskoy, directeur van de Princeton University, rapporteren hun bevindingen met behulp van computersimulaties van de complexe fysica in de buurt van een voedend superzwaar zwart gat. Deze GRMHD - wat staat voor General Relativistic Magnetohydrodynamic - computersims volgen de interacties van letterlijk miljoenen deeltjes onder invloed van de algemene relativiteitstheorie en de fysica van relativistische gemagnetiseerde plasma's ... eigenlijk de superhete dingen die te vinden zijn in de accretieschijf van een zwart gat .
Lees meer: Eerste blik op het feest van een zwart gat
Wat McKinney et al. ontdekten in hun simulaties dat het niet uitmaakte hoe ze de stralen van het zwarte gat aanvankelijk richtten, ze uiteindelijk altijd uitgelijnd werden met de rotatieas van het zwarte gat zelf - precies wat er in real-world waarnemingen is gevonden. Het team ontdekte dat dit wordt veroorzaakt door de magnetische veldlijnen die worden gegenereerd door het plasma dat wordt verdraaid door de intense rotatie van het zwarte gat, waardoor het plasma wordt verzameld in smalle, gefocusseerde stralen die van de spinassen af gericht zijn - vaak op beide polen.
Op grotere afstanden verzwakt de invloed van de spin van het zwarte gat en daardoor kunnen de jets dan uiteen beginnen te vallen of afwijken van hun oorspronkelijke paden - nogmaals, wat in veel waarnemingen is waargenomen.
Dit 'magneto-spin alignment'-mechanisme, zoals het team het noemt, lijkt het meest voor te komen met actieve superzware zwarte gaten waarvan de aanwasschijf dikker dan dun is - het resultaat van een zeer hoge of zeer lage mate van vallen er toe doen. Dit is het geval met het gigantische elliptische sterrenstelsel M87, hierboven gezien, dat een briljante straal vertoont die wordt gecreëerd door een zwart gat van 3 miljard zonsmassa in het midden, evenals de veel minder massieve SMBH van 4 miljoen zonne-massa in het centrum van ons eigen sterrenstelsel, Sgr A *.
Lees meer: het zwarte gat van de Melkweg schiet de helderste lichtflits ooit uit
Met behulp van deze bevindingen kunnen toekomstige voorspellingen beter worden gedaan met betrekking tot het gedrag van versnelde materie die in het hart van ons sterrenstelsel valt.
Lees hier meer over het nieuwsbericht van het Kavli Institute.
Inzetbeeld: momentopname van een gesimuleerd black hole-systeem. (McKinney et al.) Bron: The Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)
