Zwarte gaten bevinden zich in het centrum van bijna alle sterrenstelsels die tot nu toe zijn bestudeerd. Ze hebben een onvoorstelbaar grote massa en trekken daardoor materie aan, gas en zelfs licht. Maar ze kunnen ook materie uitzenden in de vorm van plasmastralen - een soort plasmastraal die met enorme energie uit het centrum van de melkweg wordt uitgestoten. Een plasmastraal kan enkele honderdduizenden lichtjaren ver de ruimte in reiken.

Wanneer deze intense straling wordt uitgezonden, het zwarte gat blijft verborgen omdat de lichtstralen ernaast sterk worden gebogen, waardoor er een schaduw verschijnt. Dit werd onlangs gemeld door onderzoekers van de Event Horizon Telescope (EHT)-samenwerking voor het enorme zwarte gat in het gigantische ellipsstelsel M87.

In quasar 3C279 - ook een zwart gat - vond het EHT-team een ​​ander fenomeen:op een afstand van meer dan duizend keer de schaduw van het zwarte gat, de kern van een plasmastraal lichtte plotseling op. Hoe de energie voor deze jet daar kon komen als door een onzichtbare schoorsteen was nog niet bekend.

Extreem flikkerende gammastraling gedetecteerd

Deze quasar is nu waargenomen met de NASA-ruimtetelescoop Fermi-LAT door de astrofysicus Amit Shukla, die tot 2018 onderzoek deed aan de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Beieren, Duitsland. Hij werkt nu bij het Indian Institute of Technology in Indore. Shukla ontdekte dat de kern van de jet, die werd gevonden in het millimetergolflengtebereik, zendt ook hoogenergetische gammastraling uit, maar met een extreem flikkerende helderheid. Deze helderheid kan binnen enkele minuten verdubbelen, zoals gerapporteerd in het journaal Natuurcommunicatie .

Het speciale patroon van de opeenvolging van helderheidsveranderingen is kenmerkend voor een universeel proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd, die voorkomt in veel astrofysische objecten met sterke magnetische velden. Zonneactiviteit heeft ook te maken met de dynamiek van magnetische velden en herverbinding. Dit werd onlangs aangetoond door het observeren van 'kampvuren' in de zonneatmosfeer met de Solar Orbiter-missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA.

Onzichtbaar opgeslagen energie komt plotseling vrij

Maar terug naar de quasar 3C279:"Ik zag hoe de analyse van de gegevens het speciale patroon van magnetische herverbinding in de lichtcurve aan het licht bracht. Het voelde alsof ik plotseling een hiëroglief in het zwarte gat-alfabet had ontcijferd, " zegt Amit Shukla.

Tijdens het opnieuw verbinden, energie die aanvankelijk onzichtbaar in het magnetische veld is opgeslagen, komt plotseling vrij in talloze 'mini-jets'. In deze straaljagers deeltjes worden versneld, die vervolgens de waargenomen gammastraling produceren. Magnetische herverbinding zou verklaren hoe de energie de kern van de jet bereikt vanuit het zwarte gat en waar het uiteindelijk vandaan komt.

Energie van het draaiende zwarte gat

Professor Karl Mannheim, hoofd van de JMU Chair of Astronomy en co-auteur van de publicatie, legt uit:"De ruimtetijd nabij het zwarte gat in de quasar 3C279 wordt gedwongen in corotatie rond te wervelen. Magnetische velden die aan het plasma rond het zwarte gat zijn verankerd, verdrijven de jet, waardoor de rotatie van het zwarte gat wordt vertraagd en een deel van zijn rotatie-energie wordt omgezet in straling."