Objecten

Sagittarius A* – het zwarte gat in het centrum van de Melkweg

Sagittarius A*, vaak afgekort als Sgr A* en uitgesproken als Sagittarius A ster, is een superzwaar zwart gat in het centrum van ons sterrenstelsel, de Melkweg. Dit is wat we weten over Sagittarius A*, de sluimerende kosmische reus in de Melkweg.

Sagittarius A*
Het centrum van ons sterrenstelsel met de röntgen dubbelbronnen omcirkeld in rood, Sagittarius A* in blauw en de andere röntgenbronnen in geel. Credit: NASA/CXC/Columbia University/C. Hailey et al.

Sagittarius A* is meestal slapend en absorbeert slechts af en toe gas of stof maar het heeft niettemin een geschatte massa die miljoenen keren groter is dan die van onze Zon. Er zijn nog steeds veel mysteries die het superzware zwarte gat omringen, maar experts tasten niet helemaal meer in het duister en verdere waarnemingen van de Event Horizon Telescope beloven meer te onthullen.

Stellaire zwarte gaten en zwarte gaten met middelzware massa ontstaan wanneer massieve sterren stoppen met kernfusie en zichzelf niet langer kunnen ondersteunen tegen volledige instorting veroorzaakt door de zwaartekracht. Maar het mechanisme waarbij superzware zwarte gaten als Sagittarius A* ontstaan is niet duidelijk omdat er geen sterren zijn die groot genoeg zijn om direct in te storten in een zwart gat van deze omvang.

Sagittarius A* – Grootte

In 2008 hebben astronomen de massa van Sagittarius A* bepaald op 4,3 miljoen zonsmassa. De diameter van ons zwarte gat is berekend op ongeveer 23,5 miljoen kilometer. Dit is klein vergeleken met de Melkweg zelf die een diameter van 100.000 lichtjaar heeft met een dikte van 1000 lichtjaar.

Sagittarius A* wordt omringd door een schijf van gas die zich tussen de 5 en 30 lichtjaar uitstrekt en af en toe materie naar het zwarte gat voedt waardoor er zwakke flitsen van röntgenstralen ontstaan. Deze accretieschijf houdt ook verband met röntgenstraling die wordt veroorzaakt door wrijvingstemperaturen in de schijf die oplopen tot 10 miljoen graden Celsius.

Sagittarius A* – Waarnemingen

Alles in ons 13,6 miljard jaar oude sterrenstelsel draait om Sagittarius A*, inclusief ons zonnestelsel dat zich op een afstand van ongeveer 27.000 lichtjaar bevindt.

Zwarte gaten zijn notoir moeilijk te herkennen, ze worden meestal alleen afgeleid uit de effecten die ze hebben op hun omgeving. Dit komt omdat ze niet alleen geen licht uitstralen maar ook omdat ze fotonen vangen achter een grens die we de waarneemhorizon noemen waardoor het bijna onmogelijk is ze rechtstreeks in optisch licht te bestuderen

Het waarnemen van Sagittarius A* vanaf de Aarde is nog lastiger vanwege een dik pak van tussenliggend stof dat het zicht belemmerd.

Gelukkig hebben astronomen andere methodes ontwikkeld om inzicht te krijgen in Sagittarius A*. de massa van een centraal lichaam en zijn straal kunnen bijvoorbeeld worden bepaald door de zwaartekracht te observeren die het heeft op objecten die eromheen draaien.

Om Sagittarius A* te bestuderen hebben astronomen de ster S2 gevolgd die op een afstand van 18 miljard kilometer en met een snelheid van 11,4 kilometer per uur om Sagittarius A* draait. De ster heeft ook een zeer elliptische baan van 16 jaar.

Sagittarius A* – De eerste afbeelding

Afbeelding van Sgr A*
Dit is de eerste afbeelding van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel. Credit: EHT Collaboration.

De afbeelding is gemaakt met behulp van waarnemingen van licht – het licht dat wordt uitgestraald door materie dat wordt verwarmd terwijl het naar het centrum van Sgr A* raast. Deze techniek geeft wetenschappers een beeld van in wezen de schaduw van het zwarte gat.

Het vastleggen van een afbeelding van een zwart gat is geen gemakkelijke taak en vereist een wereldwijk netwerk van observatoria die samenwerken als een telescoop met de grootte van de Aarde – de Event Horizon Telescope (EHT).

Er valt nog veel te leren over Sagittarius A* maar de eerste afbeelding van het centrale zwarte gat van de Melkweg zou nog meer geheimen kunnen onthullen van het kosmische object dat ons sterrenstelsel vorm heeft gegeven.

Hoe is Sagittarius A* ontdekt?

Visualisatie van het galactische centrum
Deze afbeelding is een enkele afbeelding uit de meeslepende 360° ultra-HG visualisatie die het mogelijk maakt dat kijkers vanaf het zwarte gat Sgr A* in het centrum van ons sterrenstelsel om zich heen kunnen kijken.

Theorieën rond Sgr A* en zijn massieve bewoner dateren uit het begin van de jaren dertig toen Karl Jansky een radiosignaal ontdekte dat werd uitgezonden vanaf een locatie in de richting van het sterrenbeeld Boogschutter – Sagittarius naar het centrum van de Melkweg.

De compacte radiobron Sagittarius A* in het galactische centrum werd vervolgens in 1974 geïdentificeerd. Het was in de jaren tachtig dat astronomen het idee formuleerden dat het centrale compacte object waarschijnlijk een zwart gat zou zijn met een grootte die tot dan toe onvoorstelbaar was.

In 1994 gebruikten astronomen infrarood- en submillimeterspectroscopie om een object af te leiden met een massa van 3 miljoen zonsmassa.

In het daaropvolgende decennium bleven astronomen andere mogelijke kandidaten voor dit object uitsluiten – inclusief dicht geclusterde sterren – wat het idee versterkte dat Sagittarius A* een superzwaar zwart gat is.

Afdoende bewijs dat Sagittarius A* een zwart gat is werd in 2018 geleverd door astronomen die met behulp van de Very Large Telescope (VLT) uitgebreide waarnemingen verrichtten. Ze zagen emissies die veroorzaakt werden door magnetische interacties van hete klonten gas dicht bij het zwarte gat. Deze emissies bewogen met ongeveer 30% van de lichtsnelheid.

Deze waarnemingen kwamen precies overeen met theoretische voorspellingen voor hotspots dichtbij een zwart gat met een massa van ongeveer 4 miljoen zonsmassa.

Slokt Sagittarius A* de Melkweg op?

Het is een veel voorkomende misvatting dat zwarte gaten materiaal opzuigen. In plaats daarvan vangen ze in hun zwaartekracht gewoon alle materie die te dichtbij komt. Dus als de Zon zou worden vervangen door een zwart gat dan zou de Aarde stabiel en veilig in haar baan blijven, zij het dan wel berooid van licht en warmte.

Veel zwarte gaten verbruiken materiaal, gas en stof of materiaal dat van nabije sterren is gerukt. Dit materiaal komt in een omringende accretieschijf terecht dat geleidelijk het materiaal naar het centrum voedt.

Wanneer dit gebeurt creëren de gewelddadige omstandigheden in de accretieschijf krachtige emissies en stralen vanuit een gebied dat een actieve galactische kern wordt genoemd. Sagittarius A* slikt momenteel niet genoeg materie in om zo’n actieve galactische kern van energie te voorzien en een ster of ander object zou het zwarte gat bijna moeten raken om geconsumeerd te worden.

Dit zou echter binnen ongeveer 4 miljard jaar kunnen veranderen wanneer de Melkweg botst met het Andromeda-stelsel. Hierdoor worden sterren verstoord en ontstaan er mogelijk een ander, veel groter zwart gat waar sterren in kunnen vallen.

Eerste publicatie: 16 mei 2022
Bron: space.com