NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) heeft een spectaculaire gebeurtenis vastgelegd: de zwaartekracht van een superzwaar zwart gat trekt aan nabijgelegen röntgenlicht.
Binnen enkele dagen viel de corona - een wolk van deeltjes die met de snelheid van het licht reizen - in de richting van het zwarte gat. De waarnemingen zijn een krachtige test van de algemene relativiteitstheorie van Einstein, die zegt dat de zwaartekracht de ruimtetijd, het weefsel dat ons universum vormt en het licht dat er doorheen reist, kan buigen.
"De corona stortte onlangs in in de richting van het zwarte gat, met als resultaat dat de intense zwaartekracht van het zwarte gat al het licht naar beneden trok op de omringende schijf, waar materiaal naar binnen stroomt," zei co-auteur Michael Parker van het Institute of Astronomy in Cambridge, United Kingdom, in een persbericht.
Het superzware zwarte gat, bekend als Markarian 335, is ongeveer 324 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Pegasus. Zo'n extreem systeem perst ongeveer 10 miljoen keer de massa van onze zon in een gebied dat slechts 30 keer de diameter van de zon is. Het draait zo snel dat ruimte en tijd met zich meeslepen.
De Swift-satelliet van NASA heeft jarenlang Mrk 335 gemonitord en merkte onlangs een dramatische verandering op in de röntgenhelderheid. Dus werd NuSTAR omgeleid om het systeem opnieuw te bekijken.
NuSTAR verzamelt de afgelopen twee jaar röntgenstralen van zwarte gaten en stervende sterren. Zijn specialiteit is het analyseren van hoogenergetische röntgenstralen in het bereik van 3 tot 79 kilo-elektronvolt. Waarnemingen in röntgenlicht met lagere energie laten een zwart gat zien dat wordt verduisterd door gas- en stofwolken. Maar NuSTAR kan gedetailleerd kijken naar wat er gebeurt in de buurt van de horizon van het evenement, het gebied rond een zwart gat dat niet langer aan de greep van de zwaartekracht kan ontsnappen.
NuSTAR kan met name het directe licht van de corona zien en het gereflecteerde licht van de accretieschijf. Maar in dit geval is het licht wazig door de combinatie van een paar factoren. Ten eerste beïnvloedt de dopplerverschuiving de draaiende schijf. Aan de kant die van ons vandaan draait, wordt het licht verschoven naar rodere golflengten (en dus lagere energie), terwijl aan de kant die naar ons toe draait, het licht wordt verschoven naar blauwere golflengten (en dus hogere energie). Een tweede effect heeft te maken met de enorme snelheden van het draaiende zwarte gat. En een laatste effect is de zwaartekracht van het zwarte gat, dat aan het licht trekt, waardoor het energie verliest.
Al deze factoren zorgen ervoor dat het licht uitsmeert.
Intrigerend genoeg toonden NuSTAR-waarnemingen ook aan dat de greep van de zwaartekracht van het zwarte gat het licht van de corona naar het binnenste deel van de accretieschijf trok, waardoor het beter werd verlicht. NASA legt uit dat, alsof iemand een zaklamp voor de astronomen had geschenen, de verschuivende corona het precieze gebied verlichtte dat ze wilden bestuderen.
'We begrijpen nog steeds niet precies hoe de corona wordt geproduceerd of waarom hij van vorm verandert, maar we zien dat hij materiaal rond het zwarte gat verlicht, waardoor we de regio's zo dichtbij kunnen bestuderen in de effecten die worden beschreven door Einsteins algemene relativiteitstheorie prominent worden ”, zei NuSTAR hoofdonderzoeker Fiona Harrison van het California Institute of Technology. "NuSTAR's ongekende vermogen om deze en soortgelijke gebeurtenissen te observeren stelt ons in staat de meest extreme lichtbuigende effecten van algemene relativiteitstheorie te bestuderen."
De nieuwe gegevens zullen waarschijnlijk licht werpen op deze mysterieuze corona's, waar de wetten van de natuurkunde tot het uiterste worden opgedreven.
Het artikel is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en is online beschikbaar.
