Het concept van een jet met een zwart gat is niet nieuw, maar we moeten nog veel leren over het mengsel van deeltjes dat in de buurt ervan wordt gevonden. Door het gebruik van ESA's XMM-Newton Observatory hebben astronomen een zwart gat in ons sterrenstelsel bekeken en verrassende resultaten gevonden.
Zoals we weten, nemen zwarte gaten met een stellaire massa materialen aan van nabijgelegen sterren. Materie van deze metgezelsterren wordt van het ouderlichaam naar het zwarte gat getrokken en straalt een temperatuur uit die zo intens is dat deze röntgenstralen uitzendt. Een zwart gat neemt echter niet altijd alles op dat op zijn pad komt. Soms verwerpen ze kleine delen van deze binnenkomende massa en duwen deze weg in de vorm van een reeks krachtige stralen. Deze jets voeden ook de omgeving, waardoor zowel massa als energie vrijkomt ... het zwarte gat van brandstof beroven.
Door de jetsamenstelling te bestuderen, kunnen onderzoekers beter bepalen wat er in een zwart gat terechtkomt en wat niet. Door waarnemingen gedaan aan de radiogolflengte van het elektromagnetische spectrum, hebben we elektronen gezien die met bijna de snelheid van het licht meekropen. Het is echter niet duidelijk vastgesteld of de negatieve lading van de elektronen wordt aangevuld door hun antideeltjes, positronen of liever door zwaardere positief geladen deeltjes in de stralen, zoals protonen of atoomkernen. " Met de kracht van XMM-Newton achter de rug, hebben astronomen de mogelijkheid gehad om een binair systeem met een zwart gat genaamd 4U1630–47 te onderzoeken - een kandidaat waarvan bekend is dat hij onverwachte uitbarstingen van röntgenstralen heeft voor tijdsegmenten die tussen maanden en jaren duren.
"In onze waarnemingen vonden we tekenen van sterk geïoniseerde kernen van twee zware elementen, ijzer en nikkel", zegt María Díaz Trigo van de European Southern Observatory in München, Duitsland, hoofdauteur van het artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Nature. "De ontdekking kwam als een verrassing - en een goede, omdat het ongetwijfeld laat zien dat de samenstelling van zwart-gatstralen veel rijker is dan alleen elektronen."
In september 2012 observeerde een team van astronomen onder leiding van Dr. Díaz Trigo en medewerkers 4U1630–47 met XMM-Newton. Ze ondersteunden ook hun waarnemingen met bijna gelijktijdige radio-waarnemingen afkomstig van de Australia Telescope Compact Array. Hoewel de onderzoeken dicht bij elkaar zijn uitgevoerd - binnen slechts een paar weken - hadden de resultaten niet anders kunnen zijn.
Volgens het team van Trigo pakte de eerste set waarnemingen röntgenfoto's op van de accretieschijf, maar er was geen activiteit in de radioband. Dit is een indicatie dat de jets op dat moment niet actief waren. Bij de tweede reeks waarnemingen was er echter activiteit in zowel röntgen als radio ... de jets waren weer aangezet! Terwijl ze de röntgengegevens van de tweede set onderzochten, vonden ze ook ijzeren kernen in beweging. Deze deeltjes bewogen zowel naar als van XMM-Newton af - bewijs dat de ionen deel uitmaakten van dubbele stralen gericht in tegengestelde richtingen. Maar dat is nog niet alles. Er waren ook aanwijzingen dat nikkelkernen naar het observatorium wezen.
'Uit deze' vingerafdrukken 'van ijzer en nikkel konden we aantonen dat de snelheid van de jet erg hoog is, ongeveer tweederde van de lichtsnelheid', zegt co-auteur James Miller-Jones van het Curtin University-knooppunt van de Internationaal centrum voor radioastronomieonderzoek in Perth, Australië.
“Bovendien betekent de aanwezigheid van zware atoomkernen in zwartgatstralen dat massa en energie in veel grotere hoeveelheden van het zwarte gat worden afgevoerd dan we eerder dachten, wat van invloed kan zijn op het mechanisme en de snelheid waarmee het zwarte gat spoort materie aan ', voegt co-auteur Simone Migliari van de Universiteit van Barcelona, Spanje eraan toe.
Verbazingwekkende nieuwe bevindingen? Nou ... ja. Voor een typisch zwart gat met een stellaire massa is dit de eerste keer dat er zware kernen in de stralen worden gedetecteerd. Op dit moment is er slechts 'één ander binaire röntgenstraal die vergelijkbare kenmerken vertoont van atoomkernen in zijn stralen - een bron die bekend staat als SS 433. Dit systeem met zwarte gaten wordt echter gekenmerkt door een ongewoon hoge aanwas, die maakt het moeilijk om de eigenschappen ervan te vergelijken met die van meer gewone zwarte gaten. ” Door deze nieuwe waarnemingen van 4U1630–47 zullen astronomen informatielacunes kunnen opvullen over wat de oorzaak is van het optreden van jets in zwarte gat-accretieschijven en wat hen drijft.
"Hoewel we nu veel weten over zwarte gaten en wat er om hen heen gebeurt, is de vorming van jets nog steeds een grote puzzel, dus deze waarneming is een grote stap voorwaarts om dit fascinerende fenomeen te begrijpen", zegt Norbert Schartel, ESMM's XMM-Newton Project wetenschapper.
Oorspronkelijke verhaalbron: persbericht van ESA.
