Met de huidige stand van de wetenschappelijke kennis en apparatuur, het begrijpen van astrofysische zwarte gaten vereist altijd gedetailleerde studies van de waarneembare elementen die hen omringen. Het STRONGGRAVITY-project heeft nieuwe analytische hulpmiddelen ontwikkeld om precies dat te doen, met een focus op straling.

Stralingsprocessen die plaatsvinden in de buurt van zwarte gaten vertellen ons veel over natuurkunde in extreme omstandigheden, omstandigheden die zelfs de meest geavanceerde experimentele opstellingen niet kunnen nabootsen. Ze bieden ook een unieke kans om Einsteins relativiteitstheorie te testen in het sterke-veldregime.

Met behulp van gegevens van de XMM-Newton röntgensatellietmissie van de European Space Agency, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht en andere relevante bronnen, het STRONGGRAVITY-project (Probing Strong Gravity by Black Holes Across the Range of Masses) heeft tot doel deze stralingsprocessen beter te begrijpen. Dr. Michal Dovciak, samen met zijn team aan het Astronomisch Instituut van de Tsjechische Academie van Wetenschappen, heeft de afgelopen vier jaar besteed aan het analyseren en interpreteren van multi-golflengte spectrale en snelle timing-waarnemingen van systemen die zwarte gaten bevatten om dit inzicht te vergroten.

De nieuwe tools van het project, die de spectrale kan berekenen, timing en polarisatie-eigenschappen van straling in de buurt van een zwart gat, hopen niet alleen bij te dragen aan de astrofysica, maar ook om nieuw onderzoek en wetenschappelijke ideeën in Europa en daarbuiten mogelijk te maken.

Waarom is het belangrijk om stralingsprocessen in de buurt van zwarte gaten beter te begrijpen?

Zwarte gaten worden vrij goed begrepen als wiskundige objecten, er zijn echter nog steeds veel mysteries over hoe ze zich gedragen als astrofysische objecten. Hoe gaan ze om met hun omgeving in het centrum van sterrenstelsels? Hoe voeden ze zich met nabijgelegen materie en wat is de aard van hun aanwas? Wat zijn de redenen voor de uitstroom waarmee ze het gaststelsel voeden?

Alle informatie die we kunnen krijgen over zwarte gaten als astrofysische objecten is afkomstig van straling in hun directe omgeving, vooral die met zeer hoge energie. Daarom, wij concentreren ons voornamelijk op röntgenstraling. We moeten alle processen ontcijferen die deze straling creëren of beïnvloeden om beter te begrijpen wat er aan de hand is, specifieker, uit welke componenten deze systemen bestaan ​​(accretieschijf, corona, winden, enzovoort.), wat hun eigenschappen zijn en hoe ze met elkaar omgaan.

Op welk type zwarte gaten focus je en waarom?

We richten ons op tal van heldere, bronnen van actieve galactische kernen - elk met een superzwaar zwart gat met een massabereik gelijk aan miljoenen of miljarden zonnemassa's - evenals een paar zwarte gaten van stellaire oorsprong in onze melkweg.

Een bijzondere bron van interesse is Sgr A* – het superzware maar stille zwarte gat in het centrum van onze melkweg. We hebben ons geconcentreerd op de meest actieve soorten zwarte gaten, omdat ze ons de grootst mogelijke hoeveelheid informatie verschaffen om ze te bestuderen.

Wat waren volgens u de belangrijkste bijdragen van het project?

We hebben een aantal nieuwe geavanceerde tools en modellen ontwikkeld, evenals verbeterde reeds bestaande. Deze tools en modellen worden nu door astronomen gebruikt om de gegevens die afkomstig zijn van grond- en satellietobservaties veel beter te begrijpen.

Met behulp van die hulpmiddelen, we hebben bijvoorbeeld de allereerste hint ontdekt over de relativistische precessie van de baan van een van de sterren die het dichtst bij het centrale zwarte gat van de Melkweg staan.

Hoe zullen deze nieuwe tools bijdragen aan toekomstige missies zoals ATHENA?

We hebben ze al gebruikt voor het definiëren van het wetenschappelijke onderwerp 'De nabije omgevingen van de superzware zwarte gaten' voor de missie ATHENA. We hebben waarnemingen gesimuleerd met verschillende instrumenten van deze missie om hun prestaties in verschillende mogelijke configuraties te schatten. De twee hoofddoelen van dit thema zijn het meten van de rotatie van zwarte gaten via röntgenreflectie van de accretieschijf en de geometrie van de corona van de accretieschijf via röntgennagalmstudies.

Hoe kunnen uw tools worden geopend en gebruikt door de wetenschappelijke gemeenschap?

We hebben een speciale webpagina op onze website waar de tools worden geleverd, samen met documentatie over het gebruik ervan.

Wat moet je nog bereiken voor het einde van het project?

Er zijn nog een aantal deelprojecten die nog moeten worden afgerond en we willen deze graag voor het einde van het project afronden. We zijn nog bezig met berekeningen van de invloed die de corona heeft op de emissie van accretieschijven, we verbeteren de code voor röntgennagalmstudies en we willen het reflectiemodel voor galactische dubbelsterren van zwarte gaten afmaken.