De ontmoeting met een zwart gat zou een angstaanjagend vooruitzicht zijn voor onze planeet. We weten dat deze kosmische monsters meedogenloos elk object verslinden dat te dicht bij hun "gebeurtenishorizon" afdwaalt - de laatste kans om te ontsnappen. Maar hoewel zwarte gaten enkele van de meest energetische fenomenen in het universum aandrijven, de fysica van hun gedrag, inclusief hoe ze zich voeden, blijft fel bediscussieerd.

Vooral, de omstandigheden in de buurt van het zwarte gat en de rol van zijn magnetische velden worden als cruciaal beschouwd, maar zijn notoir moeilijk te onderzoeken in verre kosmische systemen. Nu heeft een internationaal team van astronomen voor het eerst de precieze magnetische veldeigenschappen gemeten in de buurt van een zwart gat in ons eigen Melkwegstelsel.

De resultaten van de studie, gepubliceerd in Wetenschap , zou ons kunnen helpen het mysterieuze proces waarmee zwarte gaten materie opslokken en groeien beter te begrijpen.

Wiskundig voorspeld op basis van Einsteins algemene relativiteitstheorie, we denken nu dat zwarte gaten in verschillende maten verkrijgbaar zijn. Men denkt dat superzware zwarte gaten – met een miljoen tot een miljard keer de massa van onze zon en ongeveer de grootte van ons zonnestelsel – de kern vormen van alle massieve sterrenstelsels en waarschijnlijk een beslissende rol spelen bij de vorming en evolutie van sterrenstelsels.

Aan het andere uiterste, er zijn zwarte gaten die net iets massiever zijn dan onze zon, maar die zich in een gebied van slechts een paar kilometer breed bevinden. Ze vormen zich in de catastrofale doodsstrijd van massieve sterren of de samensmelting van dichte stellaire overblijfselen zoals neutronensterren of een neutronenster die in botsing komt met een ander stellair zwart gat. Als ze fuseren, ze produceren zwaartekrachtsgolven.

Studies van gammastraaluitbarstingen (uitbarstingen van licht met zeer hoge energie) hebben eerder gesuggereerd dat grootschalige magnetische velden zich dicht bij zwarte gaten zouden kunnen vormen en ervoor zorgen dat er stralen geladen gas uit ontsnappen. Een soortgelijk mechanisme wordt verwacht voor superzware zwarte gatensystemen, die jets lanceren die zich over afstanden van miljoenen lichtjaren verspreiden en zichtbaar zijn voor netwerken van radiotelescopen zoals de Very Large Array. Echter, zelfs het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat is bijna 30, 000 lichtjaren van ons verwijderd, dus het is technisch een uitdaging om hun magnetische velden te onderzoeken.

Kosmische boer

De nieuwe studie kijkt naar een zwart gat dat slechts 8, 000 lichtjaar van de aarde, onderdeel van een "binair systeem", genaamd V404 Cygni. Dit bestaat uit een zwart gat met de massa van tien zonnen en een ster vergelijkbaar met onze eigen zon (maar iets koeler), die elke 6,5 dagen om elkaar heen draaien. In dergelijke systemen, materiaal van de ster kan naar het begeleidende zwarte gat vallen om er geleidelijk door te worden opgeslokt.

Op zijn reis, de zaak warmt op, schijnt helder en – in de aanwezigheid van magnetische velden – kan een deel ervan terug in de ruimte worden uitgestoten in de vorm van een gefocusseerde straal van geladen gas (plasma) of stralen met bulksnelheden die dicht bij die van licht liggen. Hoe de magnetische velden dit effect precies veroorzaken, is nog onbekend. Gelukkig, de fakkels hebben de neiging om van lange duur te zijn en hun helderheid kan vanaf de aarde worden gevolgd.

Op 15 juni, 2015, V404 Cygni produceerde zo'n uitbarsting - analoog aan fakkels gezien vanaf de zon - die twee weken aanhield. Het team, die er meteen een aantal verschillende telescopen op richtte, merkte toen op dat de helderheid van het systeem rond 25 juni plotseling en onverwacht afnam over lichtfrequenties variërend van röntgenstralen tot infrarood.

Ze realiseerden zich dat deze scherpe daling van de helderheid een signaal was dat het systeem aan het afkoelen was. Door deze afname in helderheid te vergelijken met modellen die voorspellen hoe elektronen licht produceren en energie verliezen - koel - wanneer ze rond magnetische veldlijnen spiraliseren, het team kon een zeer nauwkeurige schatting maken van de sterkte van het magnetische veld. Bij 461 Gauss (een meting van magnetisme), dit is veel zwakker dan verwacht - slechts tien keer sterker dan een typische koelkastmagneet.

Door te bestuderen hoe de eigenschappen van het licht afhingen van frequentie en tijd, ze toonden aan dat het gebied van waaruit het licht werd uitgezonden niet uitdijde, zoals te verwachten zou zijn als de materie in dit gebied deel uitmaakte van een straaluitstroom. In plaats daarvan, het onderzoek toont aan dat er een hete halo van geladen deeltjes op hun plaats wordt gehouden door een magnetisch veld rond het zwarte gat. Het lot van dit halogas op de lange termijn is onbekend, maar het kan worden beschouwd als een van de laatste halteplaatsen voor brandstof om het zwarte gat te bereiken en, indien verder afgekoeld, kan uiteindelijk het zwarte gat zelf voeden.

Dit werk is belangrijk omdat het de basis legt voor toekomstige studies van dit intrigerende systeem om te ontdekken hoe zwarte gaten zich voeden en hoe, als overvoed, ze kunnen "boeren" door gefocuste stralen of jets te lanceren. Gelukkig, V404 Cygni is voldoende dichtbij om een ​​ideaal laboratorium te zijn voor toekomstig onderzoek naar voeding van zwarte gaten en kosmische indigestie, maar ver genoeg van de aarde om geen bedreiging voor ons te zijn.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.