Sterrenkundigen maken ‘hartfilmpje’ van zwart gat

Het team, onder leiding van Mariano Méndez van de Rijksuniversiteit Groningen, publiceerde de resultaten maandag in Nature Astronomy.

Net zoals bij een mensenhart het bloed niet tegelijk in de boezem en in de kamer kan zijn, blijkt een zwart gat ook eerst materiaal te verzamelen en op te warmen in een zogeheten corona, om het daarna pas uit te spuwen in jets. ‘Het klinkt logisch, maar er is al twintig jaar discussie over of de corona en de jet niet gewoon hetzelfde waren. Wij zien dus nu dat ze na elkaar ontstaan en dat de jet uit de corona volgt,’ aldus hoofdonderzoeker Méndez. ‘Het was een heel karwei om deze volgorde aan te tonen. We moesten gegevens van jaren vergelijken met die van seconden, en van hele hoge energieën met hele lage.’

De onderzoekers verzamelden vijftien jaar aan gegevens van meerdere telescopen. Ze gebruikten onder andere de Rossi X-ray Timing Explorer. Die telescoop was vanuit de ruimte ongeveer elke drie dagen op het zwarte gat GRS 1915+105 gericht en ving hoog-energetische röntgenstraling op van de corona. De astronomen combineerden de röntgengegevens met die van de Ryle Telescope. Dat is een verzameling radioschotels zo’n negentig kilometer ten noorden van Londen, die ook bijna dagelijks de laag-energetische radiostraling opvangen van de jet van het zwarte gat.

Zwaardere zwarte gaten

GRS 1915+105 is geen solitair zwart gat, maar bestaat uit een zwart gat en een ster die om elkaar heen draaien. Het tweetal maakt deel uit van ons Melkwegstelsel en bevindt zich op een afstand van ongeveer 36.000 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Arend (Aquila). Het zwarte gat heeft ongeveer twaalf keer zoveel massa als onze zon en is daarmee een van de zwaarst bekende stellaire zwarte gaten.

Hoewel de opeenvolging van gebeurtenissen bij dit zwart gat nu is aangetoond, resten er nog wel wat vragen. De röntgenstraling die de telescopen opvangen bevat bijvoorbeeld meer energie dan alleen te verklaren is uit de temperatuur van de corona. De onderzoekers vermoeden dat een magnetisch veld voor extra energie zorgt. Dat magnetisch veld en de bijbehorende energie zou ook kunnen verklaren waarom er jets ontstaan. Als het magnetische veld chaotisch is, warmt de corona op. Als het magnetisch veld vervolgens minder chaotisch wordt, kan materiaal via de veldlijnen ontsnappen in de vorm van een jet.

De onderzoekers vermoeden dat het principe dat ze hebben aangetoond ook weleens zou kunnen gelden voor zwaardere zwarte gaten, bijvoorbeeld voor het superzware zwarte gat dat zich in het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt.