Messier 87’s superzware zwarte gat draait inderdaad rond
Messier 87 is een enorm elliptisch sterrenstelsel op een afstand van ongeveer 53 miljoen lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Maagd – Virgo. In april 2019 hebben astronomen van de Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration verbluffende veelden vrijgegeven van M87*, het superzware zwarte gat in het centrum van Messier 87. Het is bekend dat M87* een accretieschijf heeft die materie aan het zwarte gat voedt, en een relativistische straal. Nu heeft M87* nog een primeur opgeleverd: er is bevestigd dat de jet die uit het zwarte gat schiet, wiebelt, wat een direct bewijs is dat M87* ronddraait.
Superzware zwarte gaten, monsters die miljarden keren zwaarder zijn dan de Zon en die alles om hen heen opeten, inclusief licht, zijn moeilijk te bestuderen omdat er geen informatie van binnenuit kan ontsnappen.
Theoretisch zijn er maar heel weinig eigenschappen die we zelfs maar kunnen meten. Een eigenschap die mogelijk kan worden waargenomen is draaiing, maar vanwege de moeilijkheden die daarmee gepaard gaan zijn er geen directe waarnemingen van de draaiing van zwarte gaten.
In het onderzoek hebben de astronomen nauwkeurig de lange termijn rotatie van de jet nabij M87* in kaart gebracht.
Ze analyseerden 170 “very long baseline”-interferometriebeelden van de jet, verkregen met de East Asian VLBI Network (EAVN) en de Very Long Baseline Array (VLBA tussen 2000 en 2022.
Hun resultaten laten zien dat de zwaartekrachtinteracties tussen de accretieschijf en de draaiing van het zwarte gat ervoor zorgen dat de basis van de jet gaat wiebelen of precesseren, ongeveer op dezelfde manier waarop zwaartekrachtinteracties binnen het zonnestelsel ervoor zorgen dat de Aarde wiebelt.
De onderzoekers hebben met succes de dynamiek van de jet gekoppeld aan het centrale superzware zwarte gat, wat direct bewijs levert dat het zwarte gat inderdaad ronddraait.
De richting van de jet verandert met ongeveer 10° met een precessieperiode van 11 jaar, wat overeenkomt met theoretische supercomputersimulaties.
Aangezien de afwijkende uitlijning tussen het zwarte gat en de schijf relatief klein is en de precessieperiode ongeveer 11 jaar bedraagt, waren het verzamelen van gegevens met hoge resolutie over de structuur over een periode van 20 jaar en een grondige analyse essentieel om deze prestatie te verkrijgen.
Na het succes van de beeldvorming van zwarte gaten in dit sterrenstelsel met de EHT, is de vraag of dit zwarte gat draait of niet een centrale vraag onder wetenschappers. Nu is verwachten veranderd in zekerheid. Dit monsterlijke zwarte gat draait inderdaad.
“Onze waarnemingsgegevens die prachtig zijn afgestemd op de eenvoudige sinusoïdale curve brengen ons nieuwe vooruitgang in ons begrip van zwarte gaten en straalsystemen”, aldus Dr. Motoki Kino, astronoom aan de Kogakuin University in Japan en medeauteur van het artikel.
Het onderzoek is in het tijdschrift Nature gepubliceerd.
Artikel: Y. Cui et al. 2023. Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87. Nature 621, 711-715; doi: 10.1038/s41586-023-06479-6
Eerste publicatie: 28 september 2023
Bron: sci-news
