Superzwaar zwart gat schiet hoogenergetische straal recht op de aarde af

Een NASA-missie observeerde een superzwaar zwart gat dat een hoogenergetische straal op de aarde richtte vanaf een afstand van 400 miljoen lichtjaar.

Simulatie van Markarian 421 die een hoogenergetische straal uitzendt. Foto: NASA/Pablo Garcia — Simulatie van Markarian 421 die een hoogenergetische straal uitzendt. Foto: *NASA/Pablo Garcia*

Actieve superzware zwarte gaten worden omringd door roterende schijven van materiaal, zogenaamde accretieschijven, die ze na verloop van tijd voeden. Een deel van het materiaal dat ze niet kunnen opnemen, wordt vervolgens naar de polen getransporteerd, waar het met bijna de lichtsnelheid wordt uitgestoten. Dit proces produceert extreem heldere, hoogenergetische elektromagnetische straling. In sommige gevallen, zoals die welke NASA onlangs detecteerde, is de straal rechtstreeks op de aarde gericht in een gebeurtenis die een blazar wordt genoemd, meldde Live Science op 30 juli.

De blazar, Markarian 421 genaamd, bevindt zich in het sterrenbeeld Grote Beer en werd waargenomen door NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)-missie, die in december 2021 werd gelanceerd. IXPE observeert een kenmerk van magnetische velden, polarisatie genaamd, dat de richting van het magnetische veld aangeeft. De polarisatie van de straalstroom die door Markarian 421 wordt uitgestoten, laat zien dat het deel van de straalstroom waar de deeltjes versnellen, ook een magnetisch veld met een gedraaide structuur heeft.

Blazars strekken zich miljoenen lichtjaren door de ruimte uit, maar de mechanismen die ze creëren zijn nog niet volledig begrepen. De nieuwe bevindingen rond Markarian 421 kunnen echter mogelijk licht werpen op dit kosmische fenomeen, aldus Laura Di Gesu, astrofysicus bij de Italiaanse ruimtevaartorganisatie en hoofdauteur van de studie.

De belangrijkste reden waarom de jets van een actief superzwaar zwart gat zo helder zijn, is dat de deeltjes de lichtsnelheid benaderen, enorme energieën uitzenden en zich gedragen volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie. De blazerjets worden ook versterkt doordat hun baan richting de aarde de golflengte van het licht versterkt, waardoor zowel de frequentie als de energie toenemen. Het resultaat is dat blazars helderder kunnen zijn dan al het licht van alle sterren in de Melkweg samen. IXPE gebruikt dat licht nu om de fysica in het centrum van de jet van Markarian 421 in kaart te brengen en de bron van de gloeiende straal te identificeren.

Analyse van de IXPE-gegevens toonde aan dat de polarisatie van de bundel in de eerste en tweede waarneming daalde tot 0%. Het team ontdekte dat het roterende magnetische veld leek op een kurkentrekker. Elektromagnetische stralingsmetingen in de optische, infrarode en radiovorm hadden geen invloed op de stabiliteit of structuur van de bundel. Dit betekent dat de schokgolven zich voortplantten langs de gedraaide magnetische velden van Markarian 421. De nieuwe bevindingen leveren het duidelijkste bewijs tot nu toe dat de gedraaide magnetische velden bijdragen aan de schokgolven die deeltjes in de bundel versnellen.

Het team is van plan om Markarian 421 verder te onderzoeken en andere blazars met vergelijkbare kenmerken te identificeren om zo het mechanisme achter het fenomeen te begrijpen.

An Khang (volgens Live Science )

Bronlink