Het zijn de eigen Death Star-stralen van de natuur - ultrakrachtige energiestralen die uit de buurt van zwarte gaten schieten als dodelijke stralen van het Star Wars-superwapen.

Nu is een team van wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Southampton een stap dichter bij het begrijpen van deze mysterieuze kosmische verschijnselen - bekend als relativistische jets - gekomen door te meten hoe snel ze 'inschakelen' en helder beginnen te schijnen zodra ze worden gelanceerd.

Hoe deze jets zich vormen is nog een raadsel. Eén theorie suggereert dat ze zich ontwikkelen binnen de 'accretieschijf' - de materie die in de baan van een groeiend zwart gat wordt gezogen. Extreme zwaartekracht in de schijf verdraait en rekt magnetische velden uit, drukkend heet, gemagnetiseerd schijfmateriaal dat plasma wordt genoemd totdat het uitbarst in de vorm van tegengesteld gerichte magnetische pilaren langs de rotatie-as van het zwarte gat.

Plasma reist langs deze gerichte jets en bereikt een enorme snelheid, schieten over uitgestrekte ruimten. Op een gegeven moment, het plasma begint helder te schijnen, maar hoe en waar dit in de jet gebeurt, is door wetenschappers besproken.

In een nieuwe studie die vandaag is gepubliceerd in Natuurastronomie , een internationaal team van wetenschappers onder leiding van Dr. Poshak Gandhi laat zien hoe ze nauwkeurige waarnemingen van meerdere golflengten gebruikten van een binair systeem genaamd V404 Cygni - bestaande uit een ster en een zwart gat die dicht om elkaar heen draaien, met het zwarte gat dat zich voedt met materie van de ster die door de schijf valt - om licht te werpen op dit veelbesproken fenomeen.

V404 Cygni bevindt zich op ongeveer 7, 800 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Cygnus, en weegt maar liefst ongeveer negen van onze zonnen bij elkaar. Dr. Gandhi en zijn medewerkers hebben de gegevens in juni 2015 vastgelegd. toen werd waargenomen dat V404 Cygni een van de helderste 'uitbarstingen' van licht uitstraalde van een zwart gat ooit gezien - helder genoeg om zichtbaar te zijn voor kleine telescopen die door amateurastronomen worden gebruikt, en energiek genoeg om een ​​aardachtige planeet uit elkaar te scheuren als deze goed is gefocust.

Met telescopen op aarde en in de ruimte observeren op precies hetzelfde moment, ze legden een vertraging van 0,1 seconde vast tussen de röntgenvlammen die werden uitgezonden vanuit de buurt van het zwarte gat, waar de jet zich vormt, en het verschijnen van zichtbare lichtflitsen, markeert het moment waarop versneld straalplasma begint te schijnen.

Deze 'blink of a eye'-vertraging werd berekend op een maximale afstand van 19, 000 mijl (30, 000km), onmogelijk op te lossen op de afstand van V404 met een huidige telescoop.

Dr Gandhi, van de Universiteit van Southampton, zei:"Wetenschappers observeren al tientallen jaren jets, maar ze begrijpen verre van hoe de natuur deze verbijsterend uitgestrekte en energetische structuren creëert.

"Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, we hebben de tijdsvertraging vastgelegd tussen het verschijnen van röntgenstralen en het verschijnen van optisch licht in een zwart gat van stellaire massa op het moment dat jetplasma wordt geactiveerd. Dit legt een einde aan de controverse over de oorsprong van de optische flitsen, en geeft ons ook een kritische afstand waarover jetplasma sterk moet zijn versneld tot snelheden die die van het licht benaderen."

In Star Wars-termen, de belangrijkste meting van deze studie kan grofweg worden vergeleken met het meten van de afstand tussen het oppervlak van de Death Star, waar meerdere lichtstralen naar buiten schieten, en het punt waar ze samenkomen in een enkele heldere straal.

"Maar de fysica van jets met zwarte gaten heeft niets te maken met lasers of de fictieve Kyber-kristallen die de Death Star aandrijven. De natuur heeft andere manieren gevonden om jets aan te drijven, " zei Dr Gandhi. "Zwaartekracht en magnetische velden spelen hier de belangrijkste rollen, en dit is het mechanisme dat we proberen te ontrafelen."

De studie legt ook een verband tussen V404 Cygni en superzware zwarte gaten, die in het centrum van massieve sterrenstelsels liggen en die miljarden keren meer wegen dan zwarte gaten met stellaire massa. Soortgelijke jetfysica kan op alle zwarte gaten van toepassing zijn.

Dr Gandhi zei:"Dit is een opwindende en belangrijke ontdekking die kan worden teruggevoerd in de theorie over relativistische jets, en draagt ​​bij aan ons steeds groter wordende begrip van zwarte gaten."

De röntgenstraling, die de accretieschijf voorstelt die de jet aan de basis 'voedt', werd vastgelegd vanuit een baan om de aarde door NASA's NuSTAR-telescoop, terwijl het moment dat de jet zichtbaar werd als optisch licht, werd opgevangen door de ULTRACAM hogesnelheidscamera, gemonteerd op de William Herschel-telescoop op La Palma, op de Canarische Eilanden.

Professor Vik Dhillon, van de Universiteit van Sheffield, de hoofdonderzoeker achter ULTRACAM, merkte op:"Deze ontdekking is mogelijk gemaakt dankzij onze camera die 28 beelden per seconde verzamelt. Het toont het onbenutte potentieel aan van het bestuderen van astrofysische fenomenen met hoge snelheden."

Tegelijkertijd, radiogolven van de uitgestrekte delen van het jetplasma werden waargenomen door een team van professor Rob Fender, van de Universiteit van Oxford, met behulp van de AMI-LA radiotelescoop, in Cambridge, VK.

Professor Fender zei:"Deze waarnemingen zijn weer een belangrijke stap om te begrijpen hoe relativistische jets precies worden gevormd door zwarte gaten. Radiodetecties komen van de buitenste jet en zijn de belangrijkste ondubbelzinnige indicator van aanhoudende jetactiviteit. De optische, Röntgenstraling en radio waren ook cruciaal voor die ontdekking."