Een internationaal team van onderzoekers heeft met ongekende nauwkeurigheid nieuw gevormde plasmastralen uit een enorm zwart gat in beeld gebracht. Radiobeelden gemaakt met een combinatie van telescopen in de ruimte en op de grond losten de straalstructuur van een paar honderd zwarte gatenstralen op, of 12 lichtdagen vanaf het beginpunt.

Zwarte gaten met een gewicht tot enkele miljarden keer de massa van de zon worden gevonden in de centra van alle massieve sterrenstelsels. Sommige van deze massieve zwarte gaten stoten spectaculaire jets uit die bestaan ​​uit plasmastromen die bijna de lichtsnelheid benaderen. en die zich tot ver buiten de grenzen van hun gaststelsel kunnen uitstrekken. Hoe deze jets zich in de eerste plaats vormen, is een al lang bestaand mysterie. Een van de grootste problemen bij het bestuderen ervan was het onvermogen van astronomen om de structuur van de jets die door het zwarte gat worden aangedreven, dicht genoeg bij hun oorsprongspunt af te beelden, zodat directe vergelijking met theoretische en computationele modellen van jetvorming mogelijk zou zijn.

Een internationaal team van onderzoekers uit acht verschillende landen heeft nu ultrahoge hoekresolutiebeelden gemaakt van de zwarte gatstraal in het centrum van het gigantische sterrenstelsel NGC 1275, ook bekend als radiobron Perseus A, of 3C 84. Ze waren in staat om de jetstructuur 10 keer dichter bij het zwarte gat in NGC 1275 op te lossen dan voorheen mogelijk was met behulp van instrumenten op de grond. De afbeelding onthult ongekende details van het straalvormingsgebied.

"Het resultaat was verrassend. Het bleek dat de waargenomen breedte van de jet aanzienlijk breder was dan wat werd verwacht in de momenteel favoriete modellen waarbij de jet wordt gelanceerd vanuit de ergosfeer van het zwarte gat - een ruimtegebied direct naast een draaiend zwart gat waar de ruimte zelf wordt meegesleurd in een cirkelende beweging rond het gat, " legt professor Gabriele Giovannini van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica uit, de hoofdauteur van het artikel gepubliceerd in Natuurastronomie deze week.

"Dit kan betekenen dat ten minste het buitenste deel van de jet wordt gelanceerd vanaf de accretieschijf rond het zwarte gat. Ons resultaat vervalst nog niet de huidige modellen waarbij de jets vanuit de ergosfeer worden gelanceerd, maar hopelijk geeft het de theoretici inzicht in de jetstructuur dicht bij de lanceerplaats en aanwijzingen hoe de modellen te ontwikkelen, " voegt Dr. Tuomas Savolainen van de Aalto Universiteit in Finland toe, de leider van het programma dat de afbeeldingen produceerde

Een ander resultaat van het onderzoek is dat de jetstructuur in NGC 1275 significant verschilt van de jet in het nabijgelegen sterrenstelsel Messier 87, dat is de enige andere jet waarvan de structuur even dicht bij het zwarte gat is afgebeeld. Onderzoekers denken dat dit komt door het verschil in leeftijd van deze twee jets. "De jet in NGC 1275 is iets meer dan tien jaar geleden opnieuw gestart, en vormt zich momenteel nog steeds, wat een unieke kans biedt om de zeer vroege groei van een zwart-gatstraal te volgen. Voortzetting van deze observaties zal erg belangrijk zijn, ", zegt professor Masanori Nakamura van Academia Sinica in Taiwan.

"Deze studie van het binnenste gebied van NGC 1275 zet ons onderzoek naar actieve galactische kernen voort met de hoogst mogelijke resolutie. Met een afstand van slechts 70 Megaparsec of 230 miljoen lichtjaar tot dat melkwegstelsel zijn we in staat om de jetstructuur met een ongekende nauwkeurigheid te onderzoeken van slechts een paar honderd zwarte gatstralen of 12 lichtdagen, " concludeert professor Anton Zensus, directeur van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland en hoofd van de VLBI-onderzoeksafdeling, een co-auteur van het artikel.

De aanzienlijke verbetering van de scherpte van de jetbeelden werd mogelijk gemaakt door de Earth-to-Space Interferometer RadioAstron, die bestaat uit een 10 meter lange radiotelescoop en een verzameling van ongeveer twee dozijn van 's werelds grootste radiotelescopen op de grond. Wanneer de signalen van individuele telescopen worden gecombineerd met behulp van de interferentie van radiogolven, deze reeks telescopen heeft de hoekresolutie gelijk aan een radiotelescoop van 350, 000 kilometer in diameter - bijna de afstand tussen de aarde en de maan. Dit maakt RadioAstron het instrument met de hoogste hoekresolutie in de geschiedenis van de astronomie. Het RadioAstron-project wordt geleid door het Astro Space Center van het Lebedev Physical Institute van de Russian Academy of Sciences en de Lavochkin Scientific and Production Association onder een contract met de State Space Corporation ROSCOSMOS, in samenwerking met partnerorganisaties in Rusland en andere landen.

"De RadioAstron-missie is echt blij dat de unieke combinatie van de in Rusland gemaakte ruimteradiotelescoop en de enorme internationale grondarray van de grootste radiotelescopen onderzoekers in staat heeft gesteld deze jonge relativistische jet in de onmiddellijke nabijheid van het superzware zwarte gat te bestuderen, " zegt professor Yuri Kovalev van het Lebedev Instituut in Moskou, het hoofd van het Laboratorium voor Fundamenteel en Toegepast Onderzoek van Relativistische Objecten van het Heelal bij MIPT, de RadioAstron Project Scientist.

De krant, "Een brede en gecollimeerde radiostraal in 3C84 op de schaal van een paar honderd zwaartekrachtstralen, " is gepubliceerd in Natuurastronomie .