Schijn bedriegt. Het licht van een gloeilamp lijkt stabiel, maar flikkert 120 keer per seconde. Omdat de hersenen slechts een gemiddelde van de ontvangen informatie waarnemen, is deze flikkering wazig en is de waarneming van constante verlichting slechts een illusie.

Hoewel licht niet aan een zwart gat kan ontsnappen, heeft de heldere gloed van snel ronddraaiend gas zijn eigen unieke flikkering. In een recent artikel, gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters , Lena Murchikova, William D. Loughlin Lid bij het Institute for Advanced Study; Chris White van Princeton University; en Sean Ressler van de University of California Santa Barbara waren in staat om deze subtiele flikkering te gebruiken om het meest nauwkeurige model tot nu toe te construeren van het centrale zwarte gat van ons eigen melkwegstelsel - Boogschutter A* (Sgr A*) - dat inzicht verschafte in eigenschappen zoals de structuur en beweging.

Voor het eerst hebben onderzoekers in één enkel model het volledige verhaal laten zien van hoe gas door het centrum van de Melkweg reist - van het wegblazen door sterren tot het vallen in het zwarte gat. Door tussen de spreekwoordelijke regels (of flikkerend licht) te lezen, concludeerde het team dat het meest waarschijnlijke beeld van de voeding van een zwart gat in het galactische centrum direct invallend gas van grote afstanden is, in plaats van een langzame overheveling van baanmateriaal over een lange periode van tijd.

"Zwarte gaten zijn de poortwachters van hun eigen geheimen", zei Murchikova. "Om deze mysterieuze objecten beter te begrijpen, zijn we afhankelijk van directe observatie en modellering met hoge resolutie."

Hoewel het bestaan ​​van zwarte gaten ongeveer 100 jaar geleden werd voorspeld door Karl Schwarzschild, gebaseerd op de nieuwe zwaartekrachttheorie van Albert Einstein, beginnen onderzoekers ze nu pas te onderzoeken door middel van waarnemingen.

In oktober 2021 publiceerde Murchikova een artikel in Astrophysical Journal Letters , waarin een methode werd geïntroduceerd om het flikkeren van een zwart gat te bestuderen op een tijdschaal van enkele seconden in plaats van enkele minuten. Deze vooruitgang maakte een nauwkeurigere kwantificering van de eigenschappen van Sgr A* mogelijk op basis van het flikkeren ervan.

White heeft gewerkt aan de details van wat er gebeurt met het gas in de buurt van zwarte gaten (waar de sterke effecten van de algemene relativiteitstheorie belangrijk zijn) en hoe dit het licht dat naar ons toekomt beïnvloedt. Een Astrophysical Journal publicatie eerder dit jaar vat enkele van zijn bevindingen samen.

Ressler heeft jarenlang geprobeerd de meest realistische simulaties tot nu toe te maken van het gas rond Sgr A*. Hij heeft dit gedaan door observaties van nabije sterren rechtstreeks in de simulaties op te nemen en het materiaal dat ze afgeven als het in het zwarte gat valt, nauwgezet te volgen. Zijn recente werk culmineerde in een Astrophysical Journal Letters papier in 2020.

Murchikova, White en Ressler werkten vervolgens samen om het waargenomen flikkerende patroon van Sgr A * te vergelijken met die voorspeld door hun respectieve numerieke modellen.

"Het resultaat bleek erg interessant te zijn", legt Murchikova uit. "Lange tijd dachten we dat we grotendeels konden negeren waar het gas rond het zwarte gat vandaan kwam. Typische modellen stellen zich een kunstmatige ring van gas voor, ruwweg donutvormig, op enige grote afstand van het zwarte gat. We ontdekten dat dergelijke modellen produceren patronen van flikkering die niet overeenkomen met waarnemingen."

Het stellaire windmodel van Ressler hanteert een meer realistische benadering, waarbij het gas dat door zwarte gaten wordt verbruikt, oorspronkelijk wordt afgestoten door sterren nabij het galactische centrum. Wanneer dit gas in het zwarte gat valt, reproduceert het het juiste flikkeringspatroon. "Het model is niet gebouwd met de bedoeling dit specifieke fenomeen te verklaren. Succes was geenszins een garantie", aldus Ressler. "Dus het was heel bemoedigend om te zien dat het model na jaren van werk zo succesvol is geworden."

"Als we flikkeringen bestuderen, kunnen we veranderingen zien in de hoeveelheid licht die door het zwarte gat wordt uitgestraald, seconde na seconde, en duizenden metingen doen in de loop van een enkele nacht", legt White uit. "Dit vertelt ons echter niet hoe het gas in de ruimte is gerangschikt, zoals een grootschalig beeld zou doen. Door deze twee soorten waarnemingen te combineren, is het mogelijk om de beperkingen van elk te verminderen, waardoor het meest authentieke beeld wordt verkregen." + Verder verkennen

NASA-visualisatie rondt de bekendste zwarte-gatsystemen af ​​