Verbluffende nieuwe beelden laten zien hoe zwarte gaten enorm heldere stralen produceren die miljoenen lichtjaren lang zijn en die over grote kosmische afstanden kunnen worden gezien. De afbeeldingen zijn gemaakt door een computersimulatie en kunnen een blijvend mysterie helpen oplossen over hoe de jets zich vormen, aldus de onderzoekers achter de afbeeldingen.
Ondanks hun bijnaam zijn zwarte gaten niet altijd zwart. Terwijl een zwart gat een voorwerp opslokt, spint gas en stof rond de krop van de zwaartekrachtsreus en wrijving kan het materiaal aan de randen verhitten tot schroeiende temperaturen. Dit gewelddadige proces creëert vuurtorenachtige bundels van geladen deeltjes die met bijna lichte snelheid naar buiten reizen en straling uitzenden die helderder kan schijnen dan een heel sterrenstelsel.
"Ze zijn als laserstralen die het universum doorboren en ons in staat stellen zwarte gaten te zien waarvan de emissie anders te zwak zou zijn om detecteerbaar te zijn", vertelde Alexander Tchekhovskoy, een computationeel astrofysicus aan de Northwestern University in Evanston, Illinois, aan WordsSideKick.com.
Maar de complexe mechanismen achter deze jets blijven slecht begrepen. Een potentieel inzicht in het probleem komt voort uit het feit dat materiaal rond een zwart gat wordt getransformeerd in plasma, een zinderend hete, maar diffuse gemagnetiseerde toestand van materie. Natuurkundigen vermoeden al lang dat draaiende magnetische velden op de een of andere manier interageren met het gebogen weefsel van de ruimtetijd rond een ronddraaiend zwart gat om de stralen te veroorzaken.
Met zeer gedetailleerde computermodellen konden Kyle Parfrey van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, en zijn collega's simuleren hoe geladen deeltjes nabij de rand van een zwart gat aanleiding geven tot draaiende en roterende magnetische velden, zoals de onderzoekers meldden op 23 januari. in het tijdschrift Physical Review Letters. De wetenschappers namen ook informatie op uit de relativiteitstheorie van Albert Einstein om paren van deze deeltjes te modelleren die op speciale banen vliegen. Deze banen zijn precies op de juiste manier afgesteld, zodat als een van de deeltjes van een duo in het zwarte gat valt, zijn partner supersnel uitzoomt en zichzelf voortstuwt met energie die uit het zwarte gat zelf is gestolen.
Elk object, zelfs een zak vuilnis, zou op een van deze banen uit een ruimtevaartuig kunnen worden geschoten, en het zou het schip een krachtige boost van energie geven, zei Tchekhovskoy, die niet bij het werk betrokken was.
De nieuwe computationele methoden zullen onderzoekers helpen om gebieden met intense elektrische stroom nabij de rand van een zwart gat beter te bestuderen, wat gerelateerd kan zijn aan de röntgenstralen en gammastralen die in de stralen worden gezien, vertelde Parfrey aan WordsSideKick.com. Vervolgens wil het team het proces van het genereren van de geladen deeltjesparen realistischer modelleren. Dat stelt astronomen in staat betere voorspellingen te doen over de eigenschappen van een jet, zei Parfrey.
De bevindingen zullen wetenschappers ook helpen de resultaten van twee inspanningen te interpreteren, de Event Horizon Telescope en GRAVITY, die momenteel de schaduw op het omliggende materiaal willen fotograferen door het superzware zwarte gat in het hart van de Melkweg, zei Parfrey.
