Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen tekenen gezien van een "hot spot" in een baan om Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van onze melkweg. De vondst helpt astronomen de raadselachtige en dynamische omgeving van ons superzware zwarte gat beter te begrijpen.

"We denken dat we naar een hete gasbel kijken die rond Sagittarius A* ritselt in een baan die even groot is als die van de planeet Mercurius, maar een volledige lus maakt in slechts ongeveer 70 minuten. Dit vereist een verbluffende snelheid van ongeveer 30% van de snelheid van het licht", zegt Maciek Wielgus van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland, die de studie leidde die vandaag is gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics .

De waarnemingen zijn gedaan met ALMA in de Chileense Andes – een radiotelescoop die mede-eigendom is van de European Southern Observatory (ESO) – tijdens een campagne van de Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration om zwarte gaten in beeld te brengen. In april 2017 koppelde de EHT wereldwijd acht bestaande radiotelescopen, waaronder ALMA, aan elkaar, wat resulteerde in de onlangs vrijgegeven allereerste afbeelding van Sagittarius A*. Om de EHT-gegevens te kalibreren, gebruikten Wielgus en zijn collega's, die lid zijn van de EHT-samenwerking, ALMA-gegevens die gelijktijdig met de EHT-waarnemingen van Sagittarius A* zijn geregistreerd. Tot verbazing van het team waren er meer aanwijzingen voor de aard van het zwarte gat dat verborgen was in de metingen met alleen ALMA.

Bij toeval werden enkele van de waarnemingen gedaan kort nadat een uitbarsting of uitbarsting van röntgenenergie werd uitgezonden vanuit het centrum van de melkweg, die werd opgemerkt door NASA's Chandra Space Telescope. Men denkt dat dit soort fakkels, eerder waargenomen met röntgen- en infraroodtelescopen, geassocieerd zijn met zogenaamde "hotspots", hete gasbellen die zeer snel en dicht bij het zwarte gat cirkelen.

"Wat echt nieuw en interessant is, is dat dergelijke fakkels tot nu toe alleen duidelijk aanwezig waren in röntgen- en infraroodwaarnemingen van Sagittarius A*. Hier zien we voor het eerst een zeer sterke aanwijzing dat er in een baan om de aarde draaiende hotspots ook aanwezig zijn in radiogolven. waarnemingen", zegt Wielgus, die ook verbonden is aan het Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polen en het Black Hole Initiative aan de Harvard University, V.S..

"Misschien zijn deze hotspots die worden gedetecteerd op infrarode golflengten een manifestatie van hetzelfde fysieke fenomeen:als infrarood-emitterende hotspots afkoelen, worden ze zichtbaar op langere golflengten, zoals die waargenomen door ALMA en de EHT", voegt Jesse Vos, een doctoraat student aan de Radboud Universiteit, Nederland, die ook betrokken was bij dit onderzoek.

Lange tijd werd gedacht dat de fakkels afkomstig waren van magnetische interacties in het zeer hete gas dat zeer dicht bij Sagittarius A* cirkelt, en de nieuwe bevindingen ondersteunen dit idee. "Nu vinden we sterk bewijs voor een magnetische oorsprong van deze fakkels en onze waarnemingen geven ons een idee over de geometrie van het proces. De nieuwe gegevens zijn uiterst nuttig voor het bouwen van een theoretische interpretatie van deze gebeurtenissen", zegt co-auteur Monika Mościbrodzka van Radboud Universiteit.

Met ALMA kunnen astronomen gepolariseerde radiostraling van Sagittarius A* bestuderen, die kan worden gebruikt om het magnetische veld van het zwarte gat te onthullen. Het team gebruikte deze waarnemingen samen met theoretische modellen om meer te weten te komen over de vorming van de hotspot en de omgeving waarin deze is ingebed, inclusief het magnetische veld rond Sagittarius A*. Hun onderzoek levert sterkere beperkingen op voor de vorm van dit magnetische veld dan eerdere waarnemingen, waardoor astronomen de aard van ons zwarte gat en zijn omgeving kunnen ontdekken.

De waarnemingen bevestigen enkele van de eerdere ontdekkingen die zijn gedaan door het GRAVITY-instrument van ESO's Very Large Telescope (VLT), die in het infrarood waarneemt. De gegevens van GRAVITY en ALMA suggereren beide dat de uitbarsting ontstaat in een gasklomp die met ongeveer 30% van de lichtsnelheid in de lucht rond het zwarte gat wervelt, met de klok mee in de lucht, waarbij de baan van de hotspot bijna recht naar voren is gericht .

"In de toekomst zouden we hotspots over frequenties moeten kunnen volgen met behulp van gecoördineerde multigolflengte-waarnemingen met zowel GRAVITY als ALMA - het succes van een dergelijk streven zou een echte mijlpaal zijn voor ons begrip van de fysica van fakkels in het galactische centrum", zegt Ivan Marti-Vidal van de Universiteit van València in Spanje, co-auteur van de studie.

Het team hoopt ook in staat te zijn om de in een baan om de aarde draaiende gasklompen direct te observeren met de EHT, om steeds dichter bij het zwarte gat te sonderen en er meer over te weten te komen. "Hopelijk zullen we op een dag gemakkelijk kunnen zeggen dat we 'weten' wat er gaande is in Boogschutter A*," besluit Wielgus.

Dit onderzoek werd gepresenteerd in het artikel "Orbital motion near Sagittarius A*—Constraints from polarimetric ALMA observations" dat zal verschijnen in Astronomy &Astrophysics . + Verder verkennen

Het superzware zwarte gat in ons sterrenstelsel onderzoeken