Persbericht

Astronomen ontdekken hete gasbel bij het superzware zwarte gat van de Melkweg

22 september 2022

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen tekenen gezien van een ‘hot spot’ die om Sagittarius A* draait, het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel. Deze ontdekking geeft ons meer inzicht in de raadselachtige en dynamische omgeving van dit superzware zwarte gat.

‘We denken dat we hier een hete gasbel zien die in een baan ter grootte van de omloopbaan van de planeet Mercurius om Sagittarius A* cirkelt, en in slechts ongeveer zeventig minuten een volledige omloop maakt. Dat betekent dat hij met ongeveer dertig procent van de lichtsnelheid beweegt – een verbluffende snelheid!’, aldus Maciek Wielgus van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Duitsland, die het onderzoek leidde waarvan de resultaten vandaag in Astronomy & Astrophysics zijn gepubliceerd. 

De waarnemingen zijn tijdens een campagne van de Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, bedoeld om zwarte gaten in beeld te brengen, gedaan met de radiotelescoop ALMA in de Chileense Andes, die mede-eigendom is van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). In april 2017 koppelde de EHT wereldwijd acht bestaande radiotelescopen, waaronder ALMA, aan elkaar, wat resulteerde in de recent gepresenteerde eerste opname die ooit van Sagittarius A* is gemaakt. Om de EHT-gegevens te kalibreren, gebruikten Wielgus en zijn collega’s, die lid zijn van de EHT Collaboration, ALMA-gegevens die gelijktijdig met de EHT-waarnemingen van Sagittarius A* werden verkregen. Tot verrassing van het team zaten er in de ALMA-metingen meer aanwijzingen over de aard van het zwarte gat verstopt.

Bij toeval werden enkele van de waarnemingen gedaan kort nadat een uitbarsting van röntgenenergie was uitgezonden vanuit het centrum van ons sterrenstelsel, die werd opgemerkt door NASA-ruimtetelescoop Chandra. Zulke uitbarstingen, die ook eerder al zijn waargenomen met röntgen- en infraroodtelescopen, worden in verband gebracht met zogeheten ‘hotspots’: hete gasbellen die met hoge snelheid dicht om het zwarte gat cirkelen.

‘Wat echt nieuw en interessant is, is dat zulke vlammen tot nu toe alleen duidelijk te zien waren in röntgen- en infraroodwaarnemingen van Sagittarius A*. Hier zien we voor het eerst een zeer sterke aanwijzing dat ronddraaiende hotspots ook op radiogolflengten waarneembaar zijn,’ zegt Wielgus, die tevens verbonden is aan het Nicolaus Copernicus Astronomisch Centrum in Polen en het Black Hole Initiative van de Harvard Universiteit (VS). 

‘Misschien zijn deze op infrarood-golflengten waargenomen hotspots een manifestatie van één en hetzelfde natuurkundige verschijnsel: als infrarood stralende hotspots afkoelen, worden ze vanzelf zichtbaar op langere golflengten, zoals die door ALMA en de EHT worden waargenomen,’ voegt Jesse Vos, die als promovendus aan de Radboud Universiteit bij dit onderzoek betrokken was, daar aan toe.

Al geruime tijd bestond het vermoeden dat de uitbarstingen het gevolg zijn van magnetische interacties in het zeer hete gas dat in een baan rond Sagittarius A* draait, en de nieuwe bevindingen bevestigen dit. ‘We hebben nu sterke aanwijzingen gevonden voor een magnetische oorsprong van deze uitbarstingen en onze waarnemingen geven ons een indicatie van de geometrie van het proces. De nieuwe gegevens zijn uiterst nuttig voor het opbouwen van een theoretische interpretatie van deze gebeurtenissen,’ zegt medeauteur Monika Mościbrodzka van de Radboud Universiteit.

Met ALMA kunnen astronomen de gepolariseerde radiostraling van Sagittarius A* onderzoeken, die kan worden gebruikt om het magnetische veld van het zwarte gat bloot te leggen. In combinatie met theoretische modellen heeft het team deze waarnemingen gebruikt om meer te weten te komen over de vorming van de hotspot en de omgeving waarin deze is ingebed, met inbegrip van het magnetische veld rond Sagittarius A*. Hun onderzoek legt sterkere grenzen op aan de vorm van dit magnetische veld dan eerdere waarnemingen en helpt astronomen de aard van ons zwarte gat en zijn omgeving te ontraadselen.

De waarnemingen bevestigen enkele van de eerdere ontdekkingen van het GRAVITY-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT), dat in het infrarood waarneemt. De gegevens van GRAVITY en ALMA suggereren beide dat de uitbarstingen plaatsvinden in een samenballing van gas die met ongeveer dertig procent van de lichtsnelheid met de klok mee om het zwarte gat draait, waarbij de omloopbaan van de hotspot vrijwel loodrecht op onze gezichtslijn ligt.

‘In de toekomst zouden we in staat moeten zijn om de hotspots door middel van gecoördineerde waarnemingen met zowel GRAVITY als ALMA op verschillende frequenties te volgen – als deze onderneming slaagt zou dat echt een mijlpaal zijn voor ons begrip van de fysica van de uitbarstingen in het Melkwegcentrum,’ zegt Ivan Marti-Vidal van de Universiteit van València in Spanje, mede-auteur van het onderzoek.

Het team hoopt de rondcirkelende samenballing van gas ook rechtstreeks te kunnen waarnemen met de EHT, om zo steeds dichter bij het zwarte gat te komen en er meer over te leren. ‘Hopelijk kunnen we op een dag met een gerust hart zeggen dat we ‘weten’ wat zich in Sagittarius A* afspeelt,’ besluit Wielgus.

Noten

•          Onderzoeksartikel

•          Foto's van ALMA

•          Persbericht over de eerste opname van ons zwarte gat

•          Voor journalisten: abonneer je op persberichten in je eigen taal

•          Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Orbital motion near Sagittarius A* – Constraints from polarimetric ALMA observations’ dat in Astronomy & Astrophysics verschijnt (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244493).

Het onderzoeksteam bestaat uit M. Wielgus (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Duitsland [MPIfR]; Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Poolse Akademie van Wetenschappen, Polen; Black Hole Initiative aan de Harvard Universiteit University, VS [BHI]), M. Mościbrodzka (Afdeling Astrofysica van de Radboud Universiteit [Radboud]), J. Vos (Radboud), Z. Gelles (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, VS en BHI), I. Martí-Vidal (Universitat de València, Spanje), J. Farah (Las Cumbres Observatory, VS; Universiteit van Californië te Santa Barbara, VS), N. Marchili (Italian ALMA Regional Centre, INAF-Istituto di Radioastronomia, Italië en MPIfR), C. Goddi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari, Italië en Universidade de São Paulo, Brazilië), en H. Messias (Joint ALMA Observatory, Chili).

Meer informatie

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt gefinancierd door ESO (namens haar lidstaten), door de NSF in samenwerking met de National Research Council of Canada (NRC) en de National Science Council of Taiwan (NSC), en door NINS in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO (namens haar lidstaten); door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat namens Noord-Amerika wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s  Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen: VISTA voor infrarood en de VST voor zichtbaar licht. Op Paranal zal de ESO ook de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’  – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.

Contact

Maciek Wielgus
Max Planck Institute for Radio Astronomy
Bonn, Germany
Tel: +48 602417268
E-mail: maciek.wielgus@gmail.com

Monika Mościbrodzka
Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
Tel: +31-24-36-52485
E-mail: m.moscibrodzka@astro.ru.nl

Ivan Martí Vidal
University of Valencia
Valencia, Spain
Tel: +34 963 543 078
E-mail: i.marti-vidal@uv.es

Jesse Vos
Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
Mobiel: +31 6 34008019
E-mail: jt.vos@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Mobiel: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media