Superzware zwarte gaten bestaan ​​in het centrum van de meeste sterrenstelsels, en onze Melkweg is geen uitzondering. Maar veel andere sterrenstelsels hebben zeer actieve zwarte gaten, wat betekent dat er veel materiaal in valt, het uitzenden van hoogenergetische straling in dit "voedings"-proces. Het centrale zwarte gat van de Melkweg, anderzijds, is relatief rustig. Nieuwe waarnemingen van NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA, helpen wetenschappers de verschillen tussen actieve en stille zwarte gaten te begrijpen.

Deze resultaten geven ongekende informatie over het sterke magnetische veld in het centrum van het Melkwegstelsel. Wetenschappers gebruikten SOFIA's nieuwste instrument, de Airborne Wideband Camera-Plus met hoge resolutie, HAWC+, om deze metingen te doen.

Magnetische velden zijn onzichtbare krachten die de paden van geladen deeltjes beïnvloeden, en hebben significante effecten op de bewegingen en evolutie van materie in het hele universum. Maar magnetische velden kunnen niet direct worden afgebeeld, dus hun rol wordt niet goed begrepen. Het HAWC+-instrument detecteert gepolariseerd ver-infraroodlicht dat wordt uitgezonden door hemelse stofkorrels, die onzichtbaar is voor menselijke ogen. Deze korrels staan ​​loodrecht op magnetische velden. Uit de SOFIA-resultaten, astronomen kunnen de vorm in kaart brengen en de sterkte van het anders onzichtbare magnetische veld afleiden, helpen om deze fundamentele natuurkracht te visualiseren.

"Dit is een van de eerste gevallen waarin we echt kunnen zien hoe magnetische velden en interstellaire materie met elkaar omgaan, " merkte Joan Schmelz op, Universities Space Research Center astrofysicus bij NASA Ames Research Center in Silicon Valley, Californië, en een co-auteur van een paper waarin de observaties worden beschreven. "HAWC+ is een game-changer."

Eerdere waarnemingen van SOFIA tonen de gekantelde ring van gas en stof in een baan om het zwarte gat van de Melkweg, die Sagittarius A * wordt genoemd (uitgesproken als "Sagittarius A-star"). Maar de nieuwe HAWC+-gegevens geven een uniek beeld van het magnetische veld in dit gebied, die de geschiedenis van de regio in de afgelopen 100 lijkt te traceren, 000 jaar.

Details van deze SOFIA-magnetische veldwaarnemingen werden gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in juni 2019 en zullen worden voorgelegd aan de Astrofysisch tijdschrift .

De zwaartekracht van het zwarte gat domineert de dynamiek van het centrum van de Melkweg, maar de rol van het magnetische veld is een mysterie geweest. De nieuwe waarnemingen met HAWC+ laten zien dat het magnetische veld sterk genoeg is om de turbulente bewegingen van gas te beperken. Als het magnetische veld het gas kanaliseert zodat het in het zwarte gat zelf stroomt, het zwarte gat is actief, omdat hij veel gas eet. Echter, als het magnetische veld het gas kanaliseert zodat het in een baan rond het zwarte gat stroomt, dan is het zwarte gat stil omdat het geen gas opneemt dat anders uiteindelijk nieuwe sterren zou vormen.

Onderzoekers combineerden midden- en ver-infraroodbeelden van SOFIA's camera's met nieuwe stroomlijnen die de richting van het magnetische veld visualiseren. De blauwe y-vormige structuur (zie afbeelding) is warm materiaal dat naar het zwarte gat valt, die zich bevindt in de buurt van waar de twee armen van de y-vorm elkaar kruisen. Door de structuur van het magnetische veld over het beeld te leggen, blijkt dat het magnetische veld de vorm van de stoffige structuur volgt. Elk van de blauwe armen heeft zijn eigen veldcomponent die totaal verschilt van de rest van de ring, weergegeven in roze. Maar er zijn ook plaatsen waar het veld afwijkt van de belangrijkste stofstructuren, zoals de bovenste en onderste eindpunten van de ring.

"De spiraalvorm van het magnetische veld kanaliseert het gas in een baan rond het zwarte gat, " zei Darren Dowell, een wetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, hoofdonderzoeker voor het HAWC+-instrument, en hoofdauteur van de studie. "Dit zou kunnen verklaren waarom ons zwarte gat stil is terwijl anderen actief zijn."

De nieuwe SOFIA- en HAWC+-waarnemingen helpen bepalen hoe materiaal in de extreme omgeving van een superzwaar zwart gat ermee interageert, inclusief het aanpakken van een al lang bestaande vraag waarom het centrale zwarte gat in de Melkweg relatief zwak is, terwijl die in andere sterrenstelsels zo helder zijn.