Een nieuw beeld van de Event Horizon Telescope-samenwerking, waartoe onderzoekers en telescopen van de Universiteit van Arizona behoren, heeft sterke, georganiseerde magnetische velden ontdekt die spiraalvormig zijn vanaf de rand van het superzware zwarte gat Sagittarius A*, of Sgr A*.
De samenwerking met de Event Horizon Telescope (EHT), die in 2022 de eerste afbeelding presenteerde van Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg, heeft een nieuw beeld van het massieve object vastgelegd, dit keer in gepolariseerd licht. Voor het eerst hebben astronomen de polarisatie, een kenmerk van magnetische velden, zo dicht bij de rand van het zwarte gat kunnen meten. De lijnen markeren de oriëntatie van de polarisatie, die verband houdt met het magnetische veld rond de schaduw van het zwarte gat. Afbeelding tegoed: EHT-samenwerking
Voor het eerst gezien in gepolariseerd licht heeft deze nieuwe afbeelding van het monster dat op de loer ligt in het centrum van ons Melkwegstelsel een magnetische veldstructuur onthuld die opvallend veel lijkt op die van een veel massiever zwart gat, bekend als M87* in het midden . van het sterrenstelsel M87, wat erop wijst dat sterke magnetische velden gemeenschappelijk kunnen zijn voor alle zwarte gaten. Deze gelijkenis suggereert ook een verborgen straalvliegtuig in Sgr A*. De resultaten werden op 27 maart gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
Wetenschappers hebben de eerste afbeelding onthuld van Sgr A*, die zich ongeveer 27.000 lichtjaar van de aarde bevindt, in 2022, waaruit blijkt dat, hoewel het superzware zwarte gat in de Melkweg meer dan duizend keer kleiner en minder zwaar is dan dat van M87, het opmerkelijk veel op elkaar lijkt. Dit zorgde ervoor dat wetenschappers zich afvroegen of de twee gemeenschappelijke kenmerken gemeen hadden, behalve hun uiterlijk. Om daar achter te komen besloot het team Sgr A* in gepolariseerd licht te bestuderen. Eerdere onderzoeken naar licht. rond M87* onthulde dat de magnetische velden rond het gigantische zwarte gat kon het krachtige materiaalstralen terug de omgeving in lanceren. Uit dit werk is uit nieuwe beelden gebleken dat hetzelfde kan gelden voor Sgr A*.
Boris GeorgievEHT postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Arizona Stewart-observatorium en co-auteur van de studie, zei: “De consistentie van de magnetische veldstructuren rond Sgr A* en M87* suggereert dat de processen waarmee zwarte gaten jets in hun omgeving voeden en uitstoten universeel kunnen zijn, ondanks hun grote verschillen in grootte. en massa.
« Wat we nu zien is dat er sterke, verwrongen, georganiseerde magnetische velden zijn nabij het zwarte gat in het centrum van de Melkweg », zegt Sara Issaoun, een Einstein Fellow bij NASA’s Hubble Scholars Program van het Center for Astrophysics. Harvard & Smithsonian en mededirecteur van het project. “Behalve dat Sgr A* een polarisatiestructuur heeft die opvallend veel lijkt op die waargenomen in het veel grotere en krachtigere zwarte gat M87*, hebben we geleerd dat sterke, geordende magnetische velden van fundamenteel belang zijn voor de manier waarop zwarte gaten met het gas interageren.” en de materie die hen omringt. hen. »
Licht is een bewegende oscillatie van elektrische en magnetische velden waardoor we objecten kunnen zien. Soms oscilleert het licht in een voorkeursrichting.
oriëntatie, ook wel gepolariseerd genoemd. Hoewel gepolariseerd licht overal om ons heen aanwezig is, is het voor het menselijk oog niet te onderscheiden van ‘normaal’ of niet-gepolariseerd licht. In het plasma dat deze zwarte gaten omgeeft, zorgen deeltjes die rond de magnetische veldlijnen roteren voor een polarisatiepatroon loodrecht op het veld. Hierdoor kunnen astronomen steeds gedetailleerder zien wat er gebeurt in de gebieden van zwarte gaten en hun magnetische veldlijnen in kaart brengen.
« Door gepolariseerd licht van heet, helder gas in de buurt van zwarte gaten in beeld te brengen, kunnen we rechtstreeks de structuur en sterkte van de magnetische velden afleiden die de stroom van gas en materie bepalen waar het zwarte gat in stroomt en uitspuugt », zegt Angelo Ricarte, Harvard Zwart gat. Initiatiefnemer en mede-projectleider. « Gepolariseerd licht leert ons veel meer over astrofysica, de eigenschappen van gas en de mechanismen die plaatsvinden wanneer een zwart gat zich voedt. »
Maar het in beeld brengen van zwarte gaten met gepolariseerd licht is niet zo eenvoudig als het opzetten van een gepolariseerde zonnebril, en dit geldt vooral voor Sgr A*, dat zo snel verandert dat je niet stil kunt blijven staan om foto’s te maken. Voor het in beeld brengen van het superzware zwarte gat zijn geavanceerdere instrumenten nodig dan die voorheen werden gebruikt om M87*, een veel stabieler doelwit, in kaart te brengen. Dan MarroneEHT co-hoofdonderzoeker en co-auteur van het artikel, hoogleraar astronomie aan Steward Observatory, en zijn team ontwikkelden voor dit resultaat instrumenten die gepolariseerde radiogolven detecteerden.
« Net als de manier waarop gepolariseerd licht ons de oriëntatie kan vertellen van het oppervlak waar het vanaf weerkaatst, zoals ramen of wegen, kan het ons ook de oriëntatie van de magnetische velden rond zwarte gaten laten zien, » zei Marrone. “Omdat magnetische velden rond Sgr A* snel veranderen, was het omzetten van EHT-waarnemingen in gepolariseerde beelden een grote uitdaging. “We zijn er echt trots op dat onze data voldoende informatie bevatten.”
Wetenschappers zeggen dat ze enthousiast zijn over beelden van beide superzware zwarte gaten in gepolariseerd licht, omdat deze beelden, en de gegevens die daarmee gepaard gaan, nieuwe manieren bieden om zwarte gaten met verschillende afmetingen en omgevingen te vergelijken en te contrasteren. Naarmate de technologie verbetert, zullen de beelden waarschijnlijk nog meer geheimen van zwarte gaten en hun overeenkomsten of verschillen onthullen.
« Deze bevindingen helpen ons onze computermodellen en theorieën te verbeteren en geven ons een beter idee van wat er met materie gebeurt nabij de waarnemingshorizon van een zwart gat », voegde de co-auteur eraan toe. Chi Kwan Chanhoogleraar astronomie aan de Universiteit van Arizona, die zich richt op de theoretische modellering van zwarte gaten.
De EHT heeft sinds 2017 verschillende waarnemingen gedaan. Elk jaar verbeteren de beelden naarmate de EHT nieuwe telescopen, grotere bandbreedte en nieuwe waarnemingsfrequenties toevoegt.
« We ontwikkelen hardware en software om EHT-waarnemingen te automatiseren, waardoor de EHT in de toekomst vaker waarnemingen kan doen om films van zwarte gaten vast te leggen », zei hij. Amy Lowitzeen EHT-onderzoek wetenschapper bij Steward Observatory, die het EHT Agility Project leidt.
Deze observaties, die enkele maanden zullen duren, zijn volgens hem een van de belangrijkste doelstellingen van de EHT voor de komende jaren Remo Tilanusprofessor aan de Universiteit van Arizona en operationeel directeur bij de EHT die toezicht houdt op observatiecampagnes en technische ontwikkelingen.
« Met de mogelijkheden van Project Agility zouden we materiaal rond M87* moeten kunnen zien wervelen en in zijn jets worden uitgeworpen », aldus Tilanus.
Vergrotingen die voor het komende decennium gepland zijn, zullen ook hifi-films mogelijk maken, kunnen een verborgen jet in Sgr A* onthullen en zullen astronomen in staat stellen soortgelijke polarisatiekenmerken in andere zwarte gaten waar te nemen. Er zijn zelfs plannen in de maak om de EHT uit te breiden naar de ruimte, wat veel scherpere beelden van zwarte gaten oplevert en veel krachtiger onderzoek mogelijk maakt naar de rotatie van zwarte gaten en de mechanismen die jets van zwarte gaten aandrijven.
De EHT zal in april Sgr A* opnieuw observeren, waardoor het EHT UArizona-team druk bezig zal zijn. Samen met Lowitz en Georgiev, postdoctoraal onderzoeker Andrés Tomas West en afgestudeerde student jasmijn Washington Ze bereiden momenteel de submillimetertelescoop op Mount Graham en de 12 meter lange radiotelescoop van het Arizona Radio Observatory op Kitt Peak voor op de volgende waarneming.
Washington, die als eerstejaarsstudent aan de observatiecampagne van 2021 deelnam, zei dat ze van de ervaring genoten heeft en dat ze enthousiast is om dit jaar terug te keren.
« We zullen met meer telescopen waarnemen dan ooit, waardoor we een betere dekking en meer gevoeligheid krijgen om deze gepolariseerde metingen uit te voeren », zei hij.
West voegde hieraan toe: “Het meten met zeer hoge nauwkeurigheid hoe deze bronnen zijn veranderd sinds ze voor het laatst werden waargenomen, zal onze modellen informeren en ons in staat stellen fundamentele vragen over de fysica in deze extreme omgevingen te beantwoorden. Het is erg spannend! »
Eerder gepubliceerd in The European Times.
