De nieuwe opname laat het zwarte gat in ons eigen sterrenstelsel voor het eerst in gepolariseerd licht zien en onthult sterke en geordende magnetische velden die spiraalsgewijs van de rand van het superzware zwarte gat af komen. Het hint er voorzichtig op dat ook in ‘ons’ zwart gat een jet schuilgaat.
De opnames zijn het werk van het samenwerkingsverband Event Horizon Telescope dat in 2019 furore maakte door voor het eerst een zwart gat in beeld te brengen. Op die allereerste opname schitterde het zwarte gat in het sterrenstelsel Messier 87 (M87). In 2022 volgde een opname van ‘ons eigen’ zwarte gat: Sagittarius A* (ook wel aangeduid als Sgr A*). Een vergelijking van de opname van het zwarte gat in M87 en het zwarte gat in onze Melkweg onthulde toen al dat de twee qua uiterlijk behoorlijk op elkaar leken (zie afbeelding hieronder).
Nog meer overeenkomsten?
Het riep de vraag op of ze misschien nog meer met elkaar gemeen hadden dan dat uiterlijk alleen. Om daar meer duidelijkheid over te krijgen, besloten onderzoekers om Sagittarius A* in gepolariseerd licht te bestuderen. En die opnamen – en de daarop gebaseerde bevindingen van de onderzoekers – zijn zojuist vrijgegeven.
Magnetische veldstructuur
En de opnamen onthullen sterke en geordende magnetische velden die spiraalsgewijs van de rand van Sagittarius A* af komen. En daarmee heeft de magnetische veldstructuur van ‘ons’ zwarte gat opvallende overeenkomsten met die van het zwarte gat in M87. Eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat dergelijke magnetische velden het zwarte gat in M87 in staat stellen om krachtige jets van materie de ruimte in te schieten. En de onderzoekers vermoeden op basis van de nieuwste inzichten dan ook dat ook in Sagittarius A* weleens een dergelijke jet kan schuilgaan.
“Wat we nu zien, is dat er in de nabijheid van het zwarte gat in het centrum van de Melkweg sterke, verstrengelde en georganiseerde magnetische velden aanwezig zijn,” aldus onderzoeker Sara Issaoun. “Samen met het feit dat Sgr A* een opvallend vergelijkbare polarisatiestructuur heeft als die in het veel grotere en krachtigere zwarte gat M87*, hebben we geleerd dat sterke en geordende magnetische velden van cruciaal belang zijn voor de manier waarop zwarte gaten in wisselwerking treden met het gas en de materie in hun omgeving.”
Gepolariseerd licht: hoe zit het ook alweer?
De onderzoekers baseren hun conclusies zoals gezegd op waarnemingen van Sagittarius A* in gepolariseerd licht. Maar wat is dat nu precies? Om te beginnen, is het belangrijk om te weten dat licht eigenlijk niets anders is dan een elektromagnetische golf die oscilleert, oftewel op en neer gaat. Soms oscilleert licht in een voorkeursrichting. In dat geval spreken we van gepolariseerd licht. Dit gepolariseerde licht komt overal om ons heen voor, maar onze ogen zijn niet in staat om dat gepolariseerde licht van ‘normaal’ licht te onderscheiden. Terug naar de zwarte gaten; want waarom is het nu interessant om die in gepolariseerd licht waar te nemen? Rond zwarte gaten bevindt zich een plasma waarin deeltjes die rond magnetische veldlijnen wervelen een polarisatiepatroon creëren dat loodrecht op het veld staat. En dat biedt wetenschappers de kans om de magnetische veldlijnen van dat zwarte gat in kaart te brengen. “Door gepolariseerd licht van gloeiend heet gas in de buurt van zwarte gaten in beeld te brengen, kunnen we direct de structuur en sterkte afleiden van de magnetische velden die de gas- en materiestroom begeleiden die het zwarte gat voedt en uitstoot,” legt onderzoeker Angelo Ricarte uit. “Gepolariseerd licht leert ons veel meer over de astrofysica, de eigenschappen van het gas en de mechanismen die in werking treden wanneer een zwart gat zich voedt.”
Waarnemingen
Het klinkt wellicht behoorlijk ingewikkeld. En het waarnemen van een zwart gat in gepolariseerde licht is helaas niet veel minder ingewikkeld. “Omdat Sgr A* beweegt, terwijl we een foto proberen te maken, kostte het al heel veel moeite om er een ongepolariseerde opname van te construeren,” vertelt onderzoeker Geoffrey Bower. Het was dan ook maar de vraag of gepolariseerde beeldvorming überhaupt mogelijk was. Maar het is gelukt en wel door acht telescopen over de hele wereld met elkaar te verbinden, zodat ze samen als het ware een virtuele telescoop ter grootte van de aarde vormden: de zogenoemde Event Horizon Telescope.
Jet
De nieuwe opnamen en daaruit voortvloeiende bevindingen zijn zeer interessant, vindt onderzoeker Mariafelicia De Laurentis. “Met een steekproef van twee zwarte gaten – met zeer verschillende massa’s en zeer verschillende moederstelsels – is het belangrijk om te bepalen waarin ze overeenkomen en verschillen. Omdat ze allebei tekenen van sterke magnetische velden vertonen, kan dit erop wijzen dat dit een universele en misschien zelfs fundamentele eigenschap van dit soort objecten is. Een mogelijke overeenkomst tussen deze twee zwarte gaten zou een jet kunnen zijn, maar terwijl we een overduidelijke jet in beeld hebben gebracht bij M87*, hebben we er bij Sgr A* nog geen kunnen vinden.”
Wellicht kunnen toekomstige observaties daar verandering in brengen. Astronomen zijn namelijk voornemens om Sagittarius A* te blijven bestuderen; zo staan er bijvoorbeeld voor volgende maand weer nieuwe waarnemingen gepland. En de hoop is dat toekomstige waarnemingen – naarmate er meer telescopen aan de EHT kunnen worden toegevoegd – steeds betere beelden en uiteindelijk zelfs hifi-films van Sagittarius A* opleveren, waarop de verborgen jet zichtbaar wordt.
