Met behulp van de IBIS-telescoop aan boord van de INTEGRAL-satelliet van de European Space Agency hebben onderzoekers de eerste metingen van polarisatie gerapporteerd vanuit een binair systeem met een zwart gat, dat bestaat uit een zwart gat en een normale ster die rond een gemeenschappelijk massacentrum draait.
De nieuwe waarnemingen laten zien dat het chaotische gebied is voorzien van magnetische velden en dat het de eerste keer is dat magnetische velden zo dicht bij een zwart gat zijn geïdentificeerd. Het belangrijkste is dat Integral laat zien dat het sterk gestructureerde magnetische velden zijn die een ontsnappingstunnel vormen voor hete materie die anders binnen milliseconden in het zwarte gat zou vallen.
Philippe Laurent is onderzoeker bij het Institute for Research into the Fundamental Laws of the Universe (IRFU) van de CEA in Frankrijk. Hij is de hoofdauteur op het papier, dat vandaag verschijnt inScience Express.
Laurent en zijn collega's ontdekten gepolariseerde gammastraalfotonen afkomstig van Cygnus X-1 (19h 58m 21.6756s + 35 ° 12 ′ 05.775 ″), een bekend zwart gat röntgen binair systeem in het sterrenbeeld Cygnus. Ze suggereren dat de gepolariseerde emissie afkomstig is van een straal relativistische deeltjes in de buurt van het zwarte gat.
De bovenstaande grafiek verwijst naar de resultaten van het team: “terwijl de fotonen met lage energie niet gepolariseerd lijken (de inzetlijn aan de linkerkant is slechts vlak), zijn de fotonen met hogere energie sterk gepolariseerd (de inzetlijn aan de rechterkant lijkt sinusvormig te zijn) ), en dus gerelateerd aan de jet, ”schreef Laurent in een e-mail.
De auteurs onthullen meer details door middel van het artikel: "Spectrale modellering van de gegevens onthult twee emissiemechanismen: de 250-400 keV-gegevens komen overeen met de emissie die wordt gedomineerd door Compton-verstrooiing op thermische elektronen en zijn zwak gepolariseerd", schrijven ze. "De tweede spectrale component in de 400keV-2MeV-band is daarentegen sterk gepolariseerd, wat aangeeft dat de MeV-emissie waarschijnlijk gerelateerd is aan de jet die voor het eerst werd gedetecteerd in de radioband."
Hun bewijs wijst erop dat het magnetische veld van het zwarte gat sterk genoeg is om deeltjes van de zwaartekrachtkoppelingen van het zwarte gat weg te scheuren en naar buiten te leiden, waardoor er materiestralen ontstaan die de ruimte in schieten, volgens een ESA-persbericht. De deeltjes in de stralen worden in spiraalvormige banen getrokken terwijl ze het magnetische veld naar vrijheid beklimmen en dit beïnvloedt een eigenschap van hun gammastraallicht dat bekend staat als polarisatie.
Een gammastraal is, net als gewoon licht, een soort golf en de oriëntatie van de golf staat bekend als de polarisatie. Wanneer een snel deeltje in een magnetisch veld beweegt, produceert het een soort licht, synchrotronemissie genaamd, dat een karakteristiek polarisatiepatroon vertoont. Het is deze polarisatie die het team heeft gevonden in de gammastraling. Het was een moeilijke observatie.
"We moesten bijna elke waarneming gebruiken die Integral ooit van Cygnus X-1 heeft gemaakt om deze detectie te maken", zegt Laurent.
Deze herhaalde waarnemingen van het zwarte gat, die meer dan zeven jaar in beslag hebben genomen, omvatten nu in totaal meer dan vijf miljoen seconden observatietijd, het equivalent van het nemen van een enkel beeld met een belichtingstijd van meer dan twee maanden. Het team van Laurent heeft ze allemaal samengevoegd om precies zo'n exposure te creëren.
'We weten nog steeds niet precies hoe de onaangename kwestie in de jets wordt omgezet. Er is een groot debat onder theoretici; deze observaties zullen hen helpen beslissen ', zegt Laurent.
Stralen rond zwarte gaten zijn eerder gezien door radiotelescopen, maar dergelijke waarnemingen kunnen het zwarte gat niet voldoende gedetailleerd zien om precies te weten hoe dicht bij het zwarte gat de stralen afkomstig zijn. Dat maakt deze nieuwe waarnemingen van onschatbare waarde. Dergelijke polarisatiemetingen kunnen direct inzicht geven in de aard van veel astrofysische processen en de onderzoekers zeggen dat hun ontdekking in de toekomst ons begrip van de emissiemechanismen van Cygnus X-1, een model voor andere zwart-gat binaries in de universum.
Bron: Wetenschap. De krant verschijnt vandaag op de Science Express website.
