Persbericht

ALMA ontdekt intens magnetisch veld nabij superzwaar zwart gat

Ontdekking werpt licht op mysterieuze mechanismen aan de rand van de waarnemingshorizon

16 april 2015

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) heeft een extreem sterk magnetisch veld ontdekt in de nabijheid van de ‘waarnemingshorizon’ van een superzwaar zwart gat. Het veld is sterker dan alle magnetische velden die tot nu toe in de kern van een sterrenstelsel zijn waargenomen. De nieuwe waarneming geeft astronomen inzicht in de structuur en vorming van de kolossale bewoners van deze kernen en in de beide ‘jets’ van plasma die vaak aan hun polen ontspringen. De resultaten verschijnen op 17 april 2015 in het tijdschrift Science.

In het hart van bijna elk sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat, dat vaak miljarden malen zo veel massa heeft als de zon. Deze zwarte gaten kunnen enorme hoeveelheden materie uit hun omgeving aantrekken die zich ophopen in een omringende schijf. Het grootste deel van deze materie wordt opgeslokt door het zwarte gat, maar een deel ervan wordt met bijna de snelheid van het licht in de vorm van plasma de ruimte in geblazen. Hoe zo’n bundel of ‘jet’ ontstaat, wordt nog niet goed begrepen. Maar vermoed wordt dat sterke magnetische velden, in de buurt van de zogeheten waarnemingshorizon van het zwarte gat, daarbij een cruciale rol spelen.

Tot nu toe zijn alleen zwakke magnetische velden op lichtjaren afstand van zwarte gaten waargenomen [1]. Bij dit nieuwe onderzoek hebben astronomen van Chalmers University of Technology en Onsala Space Observatory in Zweden met behulp van ALMA signalen gedetecteerd die rechtstreeks verband houden met een sterk magnetisch veld heel dicht bij de waarnemingshorizon van het superzware zwarte gat in het verre sterrenstelsel PKS 1830-211. Dit magnetische veld bevindt zich precies op de plek waar materie in de vorm van een jet van het zwarte gat wordt weggeblazen.

De astronomen hebben de sterkte van het magnetische veld gemeten door de polarisatie van het licht van de jet de onderzoeken.

‘Polarisatie is een belangrijke eigenschap van licht, die in ons dagelijks leven veel toepassingen kent, bijvoorbeeld in zonnebrillen of de 3D-brillen in de bioscoop,’ zegt Ivan Marti-Vidal, hoofdauteur van het onderzoeksartikel. ‘Waar polarisatie van nature optreedt, kan zij worden gebruikt om magnetische velden te meten. Want licht verandert van polarisatie wanneer het door een gemagnetiseerd medium gaat. In dit geval is het licht dat we met ALMA hebben gedetecteerd door materiaal heel dicht in de buurt van het zwarte gat gegaan – een plek waar zich veel sterk gemagnetiseerd plasma bevindt.’

De astronomen hebben een nieuwe door henzelf ontwikkelde analysetechniek toegepast op de ALMA-gegevens. Daarbij hebben zij ontdekt dat de polarisatierichting van de straling die uit het centrum van PKS 1830-211 komt, verdraaid is [2]. Nooit eerder is de directe omgeving van een centraal zwart gat bij zulke korte golflengten onder de loep genomen.

‘We hebben duidelijke tekenen van polarisatierotatie ontdekt die honderden malen sterker zijn dan de sterkste die ooit in het heelal zijn waargenomen,’ aldus mede-auteur Sebastien Muller. ‘Dankzij ALMA hebben we een grote sprong voorwaarts kunnen maken – in termen van waarnemingsfrequentie, maar ook in termen van afstand tot het zwarte gat waarop het magnetische veld onderzocht is. We zijn genaderd tot slechts een paar lichtdagen van de waarnemingshorizon. Deze resultaten, en toekomstige onderzoeken, zullen ons helpen begrijpen wat zich precies afspeelt in de directe omgeving van superzware zwarte gaten.’

Noten

[1] Veel zwakkere magnetische velden zijn gedetecteerd in de omgeving van het betrekkelijk inactieve superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Bij recente waarnemingen op millimetergolflengten zijn ook zwakke magnetische velden waargenomen in het actieve sterrenstelsel NGC 1275.

[2] Magnetische velden veroorzaken Faraday-rotatie, die de polarisatie afhankelijk van de golflengte op verschillende manieren van richting verdraait. De manier waarop deze rotatie met de golflengte verandert, geeft ons informatie over het magnetische veld in het gebied.

[3] De ALMA-waarnemingen zijn gedaan op een golflengte van ongeveer één millimeter, eerdere waarnemingen bij veel langere radiogolflengten. Alleen licht van millimetergolflengten kan uit de directe omgeving van het zwarte gat ontsnappen: straling van langere golflengten wordt geabsorbeerd.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A strong magnetic field in the jet base of a supermassive black hole’, dat op 16 april 2015 in het tijdschrift Science verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit I. Martí-Vidal (Onsala Space Observatory and Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Zweden), S. Muller (Onsala Space Observatory and Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Zweden), W. Vlemmings (Department of Earth and Space Sciences and Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Zweden), C. Horellou (Department of Earth and Space Sciences and Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Zweden) en S. Aalto (Department of Earth and Space Sciences and Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Zweden).

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de National Science Foundation (NSF) van de VS, de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, met steun van de republiek Chili.  ALMA wordt gefinanceerd door ESO, namens haar lidstaten, door NSF, in samenwerking met de National Research Council van Canada (NRC) en de National Science Council van Taiwan (NSC), en door NINS, in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Foto's van ALMA

Contact

Ivan Marti-Vidal
Onsala Space Observatory
Onsala, Sweden
Tel: +46 31 772 55 57
E-mail: ivan.marti-vidal@chalmers.se

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@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