EHT ziet gepolariseerd magneetveld rond het zwarte gat Sagitarius A*

30 maart 2024 kuuke 143 weergaves EHT, event horizon telescope, gepolariseerd licht, M87*, magneetveld, melkweg, polarisatie, sagittarius A*, zwart gat

Volgens de beste modellen van astronomen over de evolutie van zwarte gaten moeten magnetische velden in de accretieschijf sterk genoeg zijn om het aangroeiende plasma rond te duwen. De nieuwe resultaten van Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van de Melkweg, en die van zijn veel grotere neef M87* eerder, bieden het eerste directe observationele bewijs ter ondersteuning van deze modellen.

Deze afbeelding van de Event Horizon Telescope toont het gepolariseerde beeld van Sagittarius A*; de lijnen die op deze afbeelding zijn gelegd, markeren de polarisatierichting, die verband houdt met het magnetische veld rond de schaduw van het zwarte gat. Credit: EHT Collaboration.

In 2022 onthulden astronomen van de EHT Collaboration de eerste afbeelding van Sagittarius A*, dat ongeveer 27.000 lichtjaar van de Aarde is verwijderd. Hieruit bleek dat het superzware zwarte gat in de Melkweg weliswaar meer dan 1000 keer kleiner en minder zwaar is dan dat van M87, maar dat ze opvallend veel op elkaar lijken.

Dit zorgde ervoor dat wetenschappers zich afvragen of de twee gemeenschappelijke kenmerken gemeen hadden buiten hun uiterlijk. Om daar achter te komen besloten ze Sagittarius A* in gepolariseerd licht te bestuderen.

Uit eerder onderzoek rond M87* bleek dat de magnetische velden rondom het gigantische zwarte gat het mogelijk maakten krachtige materiaalstromen terug de omgeving in te sturen.

Voortbouwend op dit werk onthulden de nieuwe EHT-beelden dat hetzelfde zou kunnen gelden voor Sagittarius A*.

“Wat we nu zien is dat er sterke, verwrongen en georganiseerde magnetische velden zijn nabij het zwarte gat in het centrum van de Melkweg”, zegt Dr. Sara Issaoun, astronoom aan het Harvard & Smithsonian’s Center for Astrophysics.

“Samen met het feit dat Sagittarius 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 waarom zwarte gaten interageren met het gas en de materie om hen heen.”

Licht is een oscillerende of bewegende elektromagnetische golf waarmee we objecten kunnen zien. Soms oscilleert licht in een voorkeursoriëntatie, en wetenschappers noemen dat dan gepolariseerd.

Hoewel we zijn omringd door gepolariseerd licht is het voor het menselijk oog niet te onderscheiden van “normaal” licht.

In het plasma rond deze zwarte gaten zorgen deeltjes die rond magnetische veldlijnen wervelen voor een polarisatiepatroon loodrecht op het veld. Hierdoor kunnen astronomen in steeds levendiger detail zien wat er gebeurt in gebieden met zwarte gaten en hun magnetische veldlijnen in kaart brengen.

“Door gepolariseerd licht van heet gloeiend gas in de buurt van zwarte gaten in beeld te brengen leiden we rechtstreeks de structuur en sterkte af van de magnetische velden die de stroom van gas en materie bepalen waarmee het zwarte gat zich voedt en uitwerpt”, zegt Dr. Angelo Rico, astronoom aan de universiteit van Harvard en het Harvard & Smithsonian’s Center for Astrophysics.

“Gepolariseerd licht leert ons veel meer over de astrofysica, de eigenschappen van het gas en de mechanismes die plaatsvinden als een zwart gat zich voedt.”

Maar het in beeld brengen van zwarte gaten in gepolariseerd licht is niet zo eenvoudig als het opzetten van een gepolariseerde zonnebril, en dit geldt vooral voor Sagitarius A*, dat zo snel verandert dat het niet stil kan blijven zitten voor foto’s.

Voor het in beeld brengen van het superzware zwarte gat zijn geavanceerde instrumenten nodig die verder gaan dan de instrumenten die voorheen werden gebruikt voor het vastleggen van M87*, een veel stabieler doelwit.

Sagittarius A* is als een hectische peuter”, zegt professor Avery Broderick van de universiteit van Waterloo.

“We zien voor het eerst de onzichtbare structuur die het materiaal binnen de schijf van het zwarte gat leidt en plasma naar de waarnemingshorizon drijft, waardoor het kan groeien.

“Omdat Sagittarius A* beweegt terwijl we de foto proberen te maken, was het moeilijk om zelfs het ongepolariseerde beeld te construeren”, zegt Dr. Geoffrey Bower, astronoom aan het Instituut voor Astronomie en Astrofysica van de Academia Sinica te Taipei, Taiwan.

“De eerste afbeelding was een gemiddelde van meerdere afbeeldingen dankzij de beweging van Sagittarius A*.”

“We waren opgelucht dat gepolariseerde beeldvorming überhaupt mogelijk was. Sommige modellen waren veel te rommelig en turbulent om een gepolariseerd beeld te construeren, maar de natuur was niet zo wreed.”

“Met eens teekproef van twee zwarte gaten – met zeer verschillende massa’s en zeer verschillende gaststelsels – is het belangrijk om te bepalen waarover zij het wel en niet eens zijn,

Aangezien beide ons in de richting van sterke magnetische velden wijzen suggereert dit dat dit een essentieel en misschien wel fundamenteel kenmerk van dit soort systemen kan zijn.\een van de overeenkomsten tussen deze twee zwarte gaten zou een jet kunnen zijn, maar hoewel astronomen een zeer voor de hand liggend exemplaar in M87* hebben afgebeeld hebben ze er nog geen gevonden in Sagittarius A*.

De bevindingen zijn in twee artikelen in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.

Artikelen: