Hoewel de zwaartekracht van zwarte gaten zo sterk is dat licht niet eens kan ontsnappen, kunnen we de straling zien van de oververhitte materie die op het punt staat te worden verbruikt. Tot nu toe hebben wetenschappers niet kunnen uitleggen hoe al deze materie continu in het zwarte gat valt - het zou gewoon in een baan om de aarde moeten draaien, zoals planeten die rond een ster gaan. Nieuwe gegevens van de Chandra X-Ray Observatory laten zien dat het krachtige magnetische veld van een zwart gat een turbulentie veroorzaakt in de omringende materie, waardoor het naar binnen wordt gedreven om te worden geconsumeerd.
Zwarte gaten verlichten het heelal en nu kunnen astronomen eindelijk weten hoe. Nieuwe gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory laten voor het eerst zien dat krachtige magnetische velden de sleutel zijn tot deze schitterende en verrassende lichtshows.
Geschat wordt dat tot een kwart van de totale straling die in het heelal wordt uitgezonden sinds de oerknal afkomstig is van materiaal dat naar superzware zwarte gaten valt, waaronder die die quasars aandrijven, de helderste bekende objecten. Decennia lang worstelden wetenschappers om te begrijpen hoe zwarte gaten, de donkerste objecten in het heelal, verantwoordelijk kunnen zijn voor zulke enorme hoeveelheden straling.
Nieuwe röntgengegevens van Chandra geven de eerste duidelijke verklaring voor wat dit proces aandrijft: magnetische velden. Chandra observeerde een zwart gaten systeem in ons sterrenstelsel, bekend als GRO J1655-40 (kortweg J1655), waarbij een zwart gat materiaal van een begeleidende ster naar een schijf trok.
"Volgens intergalactische normen staat J1655 in onze achtertuin, dus we kunnen het gebruiken als schaalmodel om te begrijpen hoe alle zwarte gaten werken, inclusief de monsters die in quasars worden gevonden", zegt Jon M. Miller van de Universiteit van Michigan, Ann Arbor, wiens paper over deze resultaten verschijnt in het nummer van Nature van deze week.
Alleen de zwaartekracht is niet genoeg om gas in een schijf rond een zwart gat energie te laten verliezen en op het zwarte gat te laten vallen met de snelheid die vereist is voor waarnemingen. Het gas moet een deel van zijn orbitale impulsmoment verliezen, hetzij door wrijving of door een wind, voordat het naar binnen kan draaien. Zonder dergelijke effecten zou materie heel lang in een baan rond een zwart gat kunnen blijven.
Wetenschappers hebben lang gedacht dat magnetische turbulentie wrijving in een gasvormige schijf zou kunnen veroorzaken en een wind van de schijf zou kunnen aandrijven die het impulsmoment naar buiten draagt, waardoor het gas naar binnen kan vallen.
Door Chandra te gebruiken, leverden Miller en zijn team cruciaal bewijs voor de rol van magnetische krachten in het aanwasproces van zwarte gaten. Het röntgenspectrum, het aantal röntgenstralen bij verschillende energieën, toonde aan dat de snelheid en dichtheid van de wind van de schijf van J1655 correspondeerden met computersimulatievoorspellingen voor magnetisch aangedreven winden. De spectrale vingerafdruk sloot ook de twee andere grote concurrerende theorieën uit met winden aangedreven door magnetische velden.
"In 1973 kwamen theoretici op het idee dat magnetische velden de opwekking van licht zouden kunnen aansturen door gas dat op zwarte gaten valt", zegt co-auteur John Raymond van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. "Nu, over Dertig jaar later hebben we eindelijk overtuigend bewijs. '
Dit diepere begrip van hoe zwarte gaten materie aanwakkeren, leert astronomen ook over andere eigenschappen van zwarte gaten, inclusief hoe ze groeien.
"Net zoals een arts de oorzaken van een ziekte wil begrijpen en niet alleen de symptomen, proberen astronomen te begrijpen wat de verschijnselen veroorzaakt die ze in het heelal zien", zegt co-auteur Danny Steeghs, ook van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Door te begrijpen waardoor materiaal energie afgeeft terwijl het op zwarte gaten valt, kunnen we ook leren hoe materie op andere belangrijke objecten valt."
Naast accretieschijven rond zwarte gaten, kunnen magnetische velden een belangrijke rol spelen in schijven die worden gedetecteerd rond jonge zonachtige sterren waar planeten worden gevormd, evenals in ultra-dichte objecten die neutronensterren worden genoemd.
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor de Science Mission Directorate van het agentschap. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Aanvullende informatie en afbeeldingen zijn te vinden op:
http://chandra.harvard.edu en http://chandra.nasa.gov
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
