Nieuwe ALMA-waarnemingen onthullen een nooit eerder vertoonde schijf van koele, interstellair gas gewikkeld rond het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Deze vage schijf geeft astronomen nieuwe inzichten in de werking van accretie:het overhevelen van materiaal op het oppervlak van een zwart gat. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

Door decennia van studie, astronomen hebben een duidelijker beeld ontwikkeld van de chaotische en drukke buurt rond het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Ons galactisch centrum is ongeveer 26, 000 lichtjaar van de aarde en het superzware zwarte gat daar, bekend als Boogschutter A* (A "ster"), is 4 miljoen keer de massa van onze zon.

We weten nu dat deze regio wemelt van rondzwervende sterren, interstellaire stofwolken, en een groot reservoir van zowel fenomenaal hete als relatief koudere gassen. Deze gassen zullen naar verwachting rond het zwarte gat draaien in een enorme accretieschijf die zich enkele tienden van een lichtjaar uitstrekt vanaf de waarnemingshorizon van het zwarte gat.

Tot nu, echter, astronomen hebben alleen de ijle, hete deel van deze stroom aangroeiend gas, die een ongeveer bolvormige stroom vormt en geen duidelijke rotatie vertoonde. De temperatuur wordt geschat op een zinderende 10 miljoen graden Celsius (18 miljoen graden Fahrenheit), of ongeveer tweederde van de temperatuur in de kern van onze zon. Bij deze temperatuur, het gas gloeit fel in röntgenlicht, waardoor het kan worden bestudeerd door op de ruimte gebaseerde röntgentelescopen, tot een schaal van ongeveer een tiende lichtjaar van het zwarte gat.

Naast deze hete, gloeiend gas, eerdere waarnemingen met telescopen met een millimetergolflengte hebben een enorme voorraad relatief koeler waterstofgas gedetecteerd (ongeveer 10 duizend graden Celsius, of 18, 000 graden Fahrenheit) binnen een paar lichtjaren van het zwarte gat. De bijdrage van dit koelere gas aan de accretiestroom op het zwarte gat was voorheen onbekend.

Hoewel het zwarte gat in ons galactische centrum relatief stil is, de straling eromheen is sterk genoeg om ervoor te zorgen dat waterstofatomen voortdurend verliezen en recombineren met hun elektronen. Deze recombinatie produceert een onderscheidend millimetergolflengtesignaal, die in staat is om de aarde te bereiken met heel weinig verliezen onderweg.

Met zijn opmerkelijke gevoeligheid en krachtig vermogen om fijne details te zien, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) was in staat om dit zwakke radiosignaal te detecteren en de allereerste afbeelding van de koelere gasschijf te produceren op slechts ongeveer een honderdste lichtjaar afstand (of ongeveer 1000 keer de afstand van de aarde naar de zon) van het superzware zwarte gat. Dankzij deze waarnemingen konden de astronomen zowel de locatie in kaart brengen als de beweging van dit gas volgen. De onderzoekers schatten dat de hoeveelheid waterstof in deze koele schijf ongeveer een tiende van de massa van Jupiter is, of een tienduizendste van de massa van de zon.

Door de verschuivingen in golflengten van dit radiolicht in kaart te brengen als gevolg van het Doppler-effect (licht van objecten die naar de aarde bewegen, wordt enigszins verschoven naar het "blauwe" deel van het spectrum, terwijl licht van objecten die zich verplaatsen iets wordt verschoven naar het "rodere" deel ), the astronomers could clearly see that the gas is rotating around the black hole. This information will provide new insights into the ways that black holes devour matter and the complex interplay between a black hole and its galactic neighborhood.

"We were the first to image this elusive disk and study its rotation, " said Elena Murchikova, a member in astrophysics at the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, and lead author on the paper. "We are also probing accretion onto the black hole. This is important because this is our closest supermassive black hole. Even so, we still have no good understanding of how its accretion works. We hope these new ALMA observations will help the black hole give up some of its secrets."