Een internationaal team verankerd door de Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, die bekend staat om het vastleggen van de eerste afbeelding van een zwart gat in de melkweg Messier 87, heeft nu het hart van het dichtstbijzijnde radiostelsel Centaurus A in ongekend detail in beeld gebracht. De astronomen bepalen de locatie van het centrale superzware zwarte gat en onthullen hoe een gigantische jet wordt geboren. Het meest opmerkelijk, alleen de buitenranden van de jets lijken straling uit te zenden, die onze theoretische modellen van jets uitdaagt. Dit werk, onder leiding van Michael Janssen van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn en Radboud Universiteit Nijmegen is gepubliceerd in Natuurastronomie op 19 juli.

Op radiogolflengten, Centaurus A komt naar voren als een van de grootste en helderste objecten aan de nachtelijke hemel. Nadat het in 1949 werd geïdentificeerd als een van de eerste bekende extragalactische radiobronnen, Centaurus A is uitgebreid bestudeerd over het gehele elektromagnetische spectrum door een verscheidenheid aan radio-, infrarood, optisch, röntgenfoto, en gammastralingsobservatoria. In het centrum van Centaurus A ligt een zwart gat met de massa van 55 miljoen zonnen, die precies tussen de massa's van het Messier 87 zwarte gat (zes en een half miljard zonnen) en Sgr A* in het centrum van ons eigen melkwegstelsel (ongeveer vier miljoen zonnen) ligt.

In een nieuwe krant in Natuurastronomie , gegevens van de EHT-waarnemingen van 2017 zijn geanalyseerd om Centaurus A in ongekend detail af te beelden. "Hierdoor kunnen we voor het eerst een extragalactische radiojet zien en bestuderen op schalen die kleiner zijn dan de afstand die het licht op één dag aflegt. We zien van dichtbij en persoonlijk hoe een monsterlijk gigantische jet, gelanceerd door een superzwaar zwart gat, wordt geboren, ", zegt astronoom Michael Janssen.

In vergelijking met alle eerdere waarnemingen met hoge resolutie, de jet gelanceerd in Centaurus A wordt afgebeeld met een tien keer hogere frequentie en een 16 keer scherpere resolutie. Met het oplossend vermogen van de EHT, astronomen verbinden nu de enorme schalen van de bron, die zo groot zijn als 16 keer de hoekdiameter van de maan aan de hemel, naar hun oorsprong nabij het zwarte gat in een gebied van slechts de breedte van een appel op de maan wanneer het op de lucht wordt geprojecteerd. Dat is een vergrotingsfactor van een miljard.

Jets begrijpen

Superzware zwarte gaten die zich in het centrum van sterrenstelsels zoals Centaurus A bevinden, voeden zich met gas en stof dat wordt aangetrokken door hun enorme zwaartekracht. Bij dit proces komen enorme hoeveelheden energie vrij en het sterrenstelsel zou 'actief' worden. De meeste materie die dicht bij de rand van het zwarte gat ligt, valt erin. enkele van de omringende deeltjes ontsnappen vlak voordat ze worden gevangen en worden ver de ruimte in geblazen:jets - een van de meest mysterieuze en energetische kenmerken van sterrenstelsels - worden geboren.

Astronomen hebben vertrouwd op verschillende modellen van hoe materie zich in de buurt van het zwarte gat gedraagt ​​om dit proces beter te begrijpen. Maar ze weten nog steeds niet precies hoe jets vanuit het centrale gebied worden gelanceerd en hoe ze zich kunnen uitstrekken over schalen die groter zijn dan hun gastheerstelsels zonder te verspreiden. De EHT wil dit mysterie oplossen.

De nieuwe afbeelding laat zien dat de jet die door Centaurus A is gelanceerd, aan de randen helderder is dan in het midden. Dit fenomeen is bekend van andere jets, maar nog nooit zo uitgesproken gezien. "We vonden het een uitdaging om uit te leggen met dezelfde modellen die we gebruikten voor M87. Er moet iets anders gebeuren, zoals spiraalvormige magnetische velden, wat ons nieuwe aanwijzingen geeft over hoe ze de jets kunnen 'knijpen', " zegt Sera Markoff, vice-voorzitter, EHT Science Council en hoogleraar theoretische hoge-energetische astrofysica aan de Universiteit van Amsterdam.

Toekomstige waarnemingen

Met de nieuwe EHT-waarnemingen van de Centaurus A-jet, de waarschijnlijke locatie van het zwarte gat is geïdentificeerd op het startpunt van de jets. Op basis van deze locatie de onderzoekers voorspellen dat toekomstige waarnemingen met een nog kortere golflengte en hogere resolutie het centrale zwarte gat van Centaurus A kunnen fotograferen. Hiervoor zijn satellietobservatoria in de ruimte nodig.

"Deze gegevens zijn afkomstig van dezelfde waarnemingscampagne die het beroemde beeld van het zwarte gat in M ​​87 heeft opgeleverd. De nieuwe resultaten laten zien dat de EHT een schat aan gegevens biedt over de rijke verscheidenheid aan zwarte gaten en dat er nog meer zullen volgen, " zegt Heino Falcke, EHT-bestuurslid en hoogleraar Astrofysica aan de Radboud Universiteit.

Achtergrond informatie

Om het Centaurus A-sterrenstelsel te observeren met deze ongekend scherpe resolutie bij een golflengte van 1,3 mm, de EHT-samenwerking gebruikte zeer lange basislijninterferometrie (VLBI), dezelfde techniek waarmee de beroemde afbeelding van het zwarte gat in M87 is gemaakt. Een alliantie van acht telescopen over de hele wereld heeft de handen ineen geslagen om de virtuele Earth-sized Event Horizon Telescope te creëren. Bij de EHT-samenwerking zijn meer dan 300 onderzoekers uit Afrika betrokken, Azië, Europa, Noord- en Zuid-Amerika.

TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry) is een programma met meerdere golflengten om relativistische jets in actieve galactische kernen van de zuidelijke hemel te volgen. Dit programma bewaakt sinds het midden van de jaren 2000 Centaurus A met VLBI op centimetergolflengten. De TANAMI-array bestaat uit negen radiotelescopen op vier continenten die waarnemen op golflengten van 4 cm en 1,3 cm.