Het zwarte gat M87 schiet stralen met bijna de lichtsnelheid

Het sterrenstelsel Messier 87 (M87) bevindt zich op 55 miljoen lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Maagd. Dit is een gigantisch sterrenstelsel met 12 bolvormige sterrenhopen, de 200 bolvormige sterrenhopen van de Melkweg lijken in vergelijking bescheiden. In het centrum van M 87 bevindt zich een zwart gat met een massa van 6,5 miljard zonsmassa's. Dit is het eerste zwarte gat waarvan een afbeelding bestaat, gemaakt in 2019 door de internationale onderzoekssamenwerking Event Horizon Telescope.

Dit zwarte gat M87 schiet een plasmastraal uit met snelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen, genaamd relativistische straaljager 6 lichtjaar lang. De enorme energie die nodig is om deze jet aan te drijven, komt waarschijnlijk van de zwaartekracht van het zwarte gat. Maar hoe zo'n straaljager ontstaat en wat voor stabiliteit over grote afstanden zorgt, is nog niet helemaal duidelijk.

M87 trekt materie aan, die in een krimpende baan in de schijf ronddraait totdat het door het zwarte gat wordt geabsorbeerd. De jet wordt gelanceerd vanuit het centrum van de accretieschijf rond M87, en theoretische natuurkundigen van de Goethe University hebben samen met wetenschappers uit Europa, de VS en China deze regio tot in detail gemodelleerd. Ze gebruikten de meest complexe XNUMXD-simulatie op een supercomputer, die een duizelingwekkende hoeveelheid CPU-tijd gebruikt voor de simulatie, en moesten tegelijkertijd de vergelijkingen oplossen van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein, de elektromagnetische vergelijkingen van James Maxwell en de hydrodynamicavergelijkingen van Leonard Euler . Het resultaat was een model waarin de berekende waarden voor temperatuur, materiedichtheid en magnetische velden verrassend goed overeenkomen met wat werd afgeleid uit astronomische waarnemingen.

Op deze basis waren wetenschappers in staat om de complexe beweging van fotonen in de kromgetrokken ruimtetijd van het binnenste gebied van de jet te volgen en er een radiobeeld van te maken. Vervolgens konden ze deze computergesimuleerde beelden vergelijken met waarnemingen die de afgelopen drie decennia door talloze radiotelescopen en satellieten zijn gedaan.

Dr. Alejandro Cruz-Osorio, hoofdauteur van de studie, merkt op dat “ons theoretische model van de elektromagnetische emissie en jetmorfologie van M87 verrassend goed overeenkomt met waarnemingen in de radio-, optische en infraroodspectra. Het superzware zwarte gat M87 roteert waarschijnlijk snel en het plasma is sterk gemagnetiseerd in de jet, waardoor deeltjes worden versneld tot schalen van duizenden lichtjaren.

Professor Luciano Rezzolla van het Instituut voor Theoretische Fysica van de Goethe Universiteit in Frankfurt merkt op dat "het feit dat onze berekende beelden zo dicht bij astronomische waarnemingen liggen een andere belangrijke bevestiging is dat Einsteins algemene relativiteitstheorie de meest nauwkeurige en natuurlijke verklaring is voor het bestaan van superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Hoewel er nog ruimte is voor alternatieve verklaringen, hebben de resultaten van ons onderzoek deze 'kamer' veel kleiner gemaakt."

Lees ook:

• Deze hypothetische zwarte gaten kunnen je verleden uitwissen en je toekomst veranderen
• Er is een mysterieus "zwart gat" ontdekt op Google-satellietkaarten