Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Telescopen laten zien dat het zwarte gat van de Melkweg klaar is voor een kick

Deze illustratie van de kunstenaar toont de bevindingen van een nieuw onderzoek naar het superzware zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel, genaamd Sagittarius A* (afgekort als Sgr A*). Zoals gerapporteerd in ons laatste persbericht bleek uit dit resultaat dat Sgr A* zo snel ronddraait dat het de ruimtetijd – dat wil zeggen de tijd en de drie dimensies van de ruimte – vervormt, zodat het meer op een voetbal gaat lijken. Credit:Chandra X-ray Center

Het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg draait zo snel rond dat het de ruimte-tijd eromheen vervormt tot een vorm die op een voetbal kan lijken, volgens een nieuwe studie met behulp van gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory en de National Science Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) van de Foundation.



Astronomen noemen dit gigantische zwarte gat Sagittarius A* (kortweg Sgr A*), dat zich op ongeveer 26.000 lichtjaar afstand van de aarde in het centrum van onze Melkweg bevindt.

Zwarte gaten hebben twee fundamentele eigenschappen:hun massa (hoeveel ze wegen) en hun rotatie (hoe snel ze roteren). Het bepalen van een van deze twee waarden vertelt wetenschappers veel over elk zwart gat en hoe het zich gedraagt.

Een team van onderzoekers heeft een nieuwe methode toegepast die röntgen- en radiogegevens gebruikt om te bepalen hoe snel Sgr A* draait, op basis van hoe het materiaal naar en van het zwarte gat stroomt. Ze ontdekten dat Sgr A* draait met een hoeksnelheid (het aantal omwentelingen per seconde) die ongeveer 60% is van de maximaal mogelijke waarde, een limiet die wordt gesteld door materiaal dat niet sneller kan reizen dan de snelheid van het licht.

In het verleden hebben verschillende astronomen verschillende andere schattingen gemaakt van de rotatiesnelheid van Sgr A* met behulp van verschillende technieken, met resultaten variërend van Sgr A* die helemaal niet draaide tot bijna de maximale snelheid.

"Ons werk kan helpen bij het oplossen van de vraag hoe snel het superzware zwarte gat in onze Melkweg draait", zegt Ruth Daly van Penn State University, hoofdauteur van de nieuwe studie. "Onze resultaten geven aan dat Sgr A* zeer snel draait, wat interessant is en verstrekkende gevolgen heeft."

Credit:Chandra X-ray Center

Een roterend zwart gat trekt 'ruimtetijd' (de combinatie van tijd en de drie dimensies van de ruimte) en nabijgelegen materie rond terwijl het ronddraait. De ruimtetijd rond het draaiende zwarte gat wordt ook platgedrukt. Als je vanaf de bovenkant naar een zwart gat kijkt, langs de loop van elke straal die het produceert, heeft de ruimtetijd een cirkelvorm. Als je echter vanaf de zijkant naar het draaiende zwarte gat kijkt, heeft de ruimtetijd de vorm van een voetbal. Hoe sneller de spin, hoe vlakker het voetbal.

De draaiing van een zwart gat kan fungeren als een belangrijke energiebron. Het draaien van superzware zwarte gaten kan gecollimeerde uitstromen produceren, dat wil zeggen smalle bundels materiaal zoals jets, wanneer hun spin-energie wordt onttrokken, wat vereist dat er op zijn minst enige materie in de buurt van het zwarte gat is.

Vanwege de beperkte brandstof rond Sgr A* is dit zwarte gat de afgelopen millennia relatief stil geweest met relatief zwakke jets. Dit werk laat echter zien dat dit kan veranderen als de hoeveelheid materiaal in de omgeving van Sgr A* toeneemt.

"Een ronddraaiend zwart gat is als een raket op het lanceerplatform", zegt Biny Sebastian, co-auteur van de Universiteit van Manitoba in Winnipeg, Canada. "Zodra materiaal dichtbij genoeg komt, is het alsof iemand de raket van brandstof heeft voorzien en op de 'lanceer'-knop heeft gedrukt."

Chandra röntgenfoto van Boogschutter A* en de omliggende regio. Krediet:NASA/CXC/Univ. uit Wisconsin/Y.Bai, et al.

Dit betekent dat in de toekomst, als de eigenschappen van de materie en de magnetische veldsterkte dichtbij het zwarte gat veranderen, een deel van de enorme energie van de spin van het zwarte gat een krachtigere uitstroom zou kunnen veroorzaken. Dit bronmateriaal kan afkomstig zijn van gas of van de overblijfselen van een ster die verscheurd wordt door de zwaartekracht van het zwarte gat als die ster te dicht bij Sgr A* afdwaalt.

“Jets die worden aangedreven en gecollimeerd door het draaiende centrale zwarte gat van een sterrenstelsel kunnen een diepgaande invloed hebben op de gasvoorziening van een heel sterrenstelsel, wat van invloed is op hoe snel en zelfs of er sterren kunnen ontstaan”, zegt medeauteur Megan Donahue van de Michigan State University. "De 'Fermi-bubbels' die we zien in röntgen- en gammastraling rond het zwarte gat van onze Melkweg laten zien dat het zwarte gat waarschijnlijk in het verleden actief was. Het meten van de spin van ons zwarte gat is een belangrijke test van dit scenario."

Om de spin van Sgr A* te bepalen, gebruikten de auteurs een empirisch gebaseerde theoretische methode die de ‘uitstroommethode’ wordt genoemd en die de relatie beschrijft tussen de spin van het zwarte gat en zijn massa, de eigenschappen van de materie nabij het zwarte gat, en de uitstroomeigenschappen.

De gecollimeerde uitstroom produceert de radiogolven, terwijl de gasschijf rond het zwarte gat verantwoordelijk is voor de röntgenstraling. Met behulp van deze methode combineerden de onderzoekers gegevens van Chandra en de VLA met een onafhankelijke schatting van de massa van het zwarte gat van andere telescopen om de spin van het zwarte gat te beperken.

"We hebben een bijzondere kijk op Sgr A* omdat dit het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat is", zegt co-auteur Anan Lu van McGill University in Montreal, Canada. "Hoewel het nu rustig is, laat ons werk zien dat het in de toekomst een ongelooflijk krachtige kick zal geven aan de omringende materie. Dat kan over duizend of een miljoen jaar gebeuren, maar het kan ook tijdens ons leven gebeuren."

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Meer informatie: Ruth A Daly et al, Nieuwe spinwaarden voor zwarte gaten voor Boogschutter A* verkregen met de uitstroommethode, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad3228

Journaalinformatie: Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society

Geleverd door Chandra X-ray Center




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Bioloog roept op tot bescherming en meer onderzoek naar natuurlijke tijdcapsules van klimaatverandering
  2. Waarom zelfs identieke tweelingen verschillende vingerafdrukken hebben
  3. Bonobo's helpen vreemden ongevraagd
  4. Knollen in de problemen
  5. Langer durende ozongaten boven Antarctica stellen zeehondenpups en pinguïnkuikens bloot aan veel meer UV
  6. Verbetering van de kwaliteit van loquatfruit met methyljasmonaat:een onderzoek naar het suikermetabolisme en de dynamiek van genexpressie
  7. Hadley Cell Effects
  8. Nieuwe techniek helpt te ontdekken of bacteriën die meningitis veroorzaken resistent zijn tegen antibiotica
  9. Onze eerste stappen? Fossiel kan zaak voor vroegste voorouder versterken

Wetenschap