Meest gedetailleerde waarnemingen van materiaal dat nabij een zwart gat cirkelt

[univers]

ESO’s GRAVITY-instrument bevestigt aanwezigheid van zwart gat in Melkwegcentrum


Deze afbeelding is gebaseerd op computersimulaties van de baanbewegingen van gas dat met ongeveer 30% van de lichtsnelheid om het zwarte gat cirkelt. Credit: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada

ESO’s uiterst gevoelige GRAVITY-instrument heeft de al lang bestaande aanname dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg huist verder onderbouwd. Nieuwe waarnemingen laten zien dat er gas met ongeveer 30% van de snelheid van het licht net buiten de waarnemingshorizon rondcirkelt. Het is voor het eerst dat er materiaal is waargenomen in een baan nabij het zwarte gat van waaruit er geen weg terug meer is. Nooit eerder werd materiaal dat op zo’n geringe afstand om een zwart gat cirkelt zo gedetailleerd waargenomen.

Het GRAVITY-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT)-interferometer is door wetenschappers van een consortium van Europese instituten, waaronder ESO zelf [1], ingezet om infraroodstraling waar te nemen die afkomstig is van de accretieschijf rond Sagittarius A* – het massarijke object in het hart van de Melkweg. De opvlammingen die dit materiaal vertoont verschaffen de langverwachte bevestiging dat het object in het centrum van onze Melkweg een superzwaar zwart gat is. De opvlammingen zijn afkomstig van materiaal dat heel dicht bij de waarnemingshorizon rond het zwarte gat cirkelt. Dat maakt dit tot de meest gedetailleerde waarnemingen van materiaal dat in de nabijheid van een zwart gat rondcirkelt.

Hoewel een deel van de materie in de accretieschijf – de gordel van gas die met relativistische snelheden om Sagittarius A* beweegt [2] – veilig om het zwarte gat kan cirkelen, is alles wat te dichtbij komt gedoemd om voorbij de waarnemingshorizon te worden getrokken. De kleinste afstand tot het zwarte gat waarop materiaal kan rondcirkelen zonder onherroepelijk naar binnen getrokken te worden door de kolossale massa, wordt de binnenste stabiele baan genoemd. Dat is de plek waar de waargenomen opvlammingen hun oorsprong vinden.

‘Het is verbluffend om werkelijk te zien hoe materiaal met 30 procent van de snelheid van het licht om een kolossaal zwart gat cirkelt’, zegt een verbaasde Oliver Pfuhl, wetenschapper van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, Duitsland. ‘De enorme gevoeligheid van GRAVITY heeft ons in staat gesteld de accretieprocessen ongekend gedetailleerd in real time waar te nemen.’

Deze metingen waren alleen mogelijk dankzij internationale samenwerking en geavanceerde apparatuur [3]. Het GRAVITY-instrument dat dit werk mogelijk heeft gemaakt, combineert het licht van vier telescopen van ESO’s VLT om een ​​‘supertelescoop’ met een diameter van 130 meter na te bootsen, en werd al eerder gebruikt om de aard van Sagittarius A* te onderzoeken.

Eerder dit jaar hebben GRAVITY en SINFONI, een ander instrument van de VLT, hetzelfde team in staat gesteld om nauwkeurige metingen te doen van de snelheid van de ster S2, terwijl deze door het extreme zwaartekrachtveld van Sagittarius A* scheerde. Daarbij werden voor het eerst de effecten waargenomen zoals Einsteins algemene relativiteitstheorie die voor zo’n extreme omgeving voorspelde. Tijdens de scheervlucht van S2 werd ook een sterke emissie van infraroodstraling waargenomen.

‘We hielden S2 nauwgezet in de gaten en letten daarbij natuurlijk ook op Sagittarius A*’, legt Pfuhl uit. ‘Tijdens onze waarnemingen hadden we het geluk om drie heldere opvlammingen rond het zwarte gat op te merken – het was een gelukkig toeval!’

Deze emissie, afkomstig van energierijke elektronen nabij het zwarte gat, was zichtbaar als drie opvallende heldere opvlammingen en zijn exact in overeenstemming met theoretische voorspellingen van de hotspots zoals die rond een zwart gat van vier miljoen zonsmassa’s zouden ontstaan [4]. Aangenomen wordt dat de opvlammingen worden veroorzaakt door magnetische interacties in het zeer hete gas dat op geringe afstand om Sagittarius A* cirkelt.

Onderzoeksleider Reinhard Genzel van het MPE legt uit: ‘Dit was altijd een van onze droomprojecten, maar we durfden niet te hopen dat het zo snel zou slagen.’ Verwijzend naar de al lang bestaande aanname dat Sagittarius A* een superzwaar zwart gat is, concludeert Genzel dat ‘het resultaat een overduidelijke bevestiging is van het zware-zwarte-gat-paradigma.’


In deze kaart van het sterrenbeeld Sagittarius (Boogschutter) is de positie van Sagittarius A* rood omcirkeld. Op de kaart staan verder bijna alle sterren die onder goede omstandigheden waarneembaar zijn met het blote oog. Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope


Deze overzichtsfoto – op zichtbare golflengten – toont de rijke sterrenwolken in het het sterrenbeeld Boogschutter (Sagittarius), in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel. Op de foto zijn enorme aantallen sterren te zien, maar nog veel grotere aantallen sterren gaan schuil achter dichte wolken van stof en zijn alleen op infraroodfoto’s te zien. Deze foto is opgebouwd uit opnamen in rood en blauw licht die gemaakt zijn in het kader van de Digitized Sky Survey 2. Het afgebeelde gebied is ongeveer 3,5 bij 3,6 graden groot.Credit: ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin and S. Guisard


Het centrale gedeelte van ons sterrenstelsel de Melkweg waargenomen in het nabij-infrarood met het NACO-instrument op de Very Large Telescope van ESO. Door de bewegingen van de meest centraal gelegen sterren gedurende meer dan 16 jaar te volgen, waren astronomen in staat om de massa te bepalen van het superzware zwarte gat dat daar op de loer ligt. Credit: ESO/S. Gillessen et al.


ESOcast 181 Light: Most Detailed Observations of Material Orbiting close to a Black Hole (4K UHD)


Simulation of Material Orbiting close to a Black Hole


Zooming into Sagittarius A*


imulation of the orbits of stars around the black hole at the centre of the Milky Way

https://www.eso.org/public/netherlands/ ... 1835/?lang