Wetenschappers ontrafelen geheim in monsterlijk zwart gat

Onderzoekers hebben uitgebreide computersimulaties uitgevoerd van zwarte gaten met verschillende draaisnelheden. Ze gebruikten een nieuwe techniek die individuele geladen deeltjes rond het zwarte gat volgt, in plaats van te rekenen met grote stromen materie. Dit leverde een veel gedetailleerder beeld op van wat er werkelijk gebeurt.

Rond het zwarte gat vormt zich een laag van plasma, een soort hete soep van geladen deeltjes. Door de draaiing van het zwarte gat gaan magnetische veldlijnen meedraaien. Dit creëert spanningen in het plasma. Op een gegeven moment breken deze spanningen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen.

Bij dit proces ontstaan compacte klompen plasma die met extreem hoge snelheden worden weggeschoten. De simulaties laten zien dat deze zogenoemde plasmoïden met ongeveer zeventig procent van de lichtsnelheid (ofwel zo’n 210.000 kilometer per seconde!) van het zwarte gat wegvliegen, ongeacht hoe snel het zwarte gat zelf draait.

De berekeningen van de onderzoekers komen vrijwel perfect overeen met theoretische voorspellingen die al decennia oud zijn. In de jaren zeventig voorspelden natuurkundigen namelijk al dat roterende zwarte gaten op deze manier energie konden uitstralen, maar niemand had dit tot nu toe zo gedetailleerd kunnen aantonen.

Voor astronomen is dit belangrijk nieuws. De energiestromen die de onderzoekers hebben berekend, kunnen verklaren hoe superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels gigantische stralen van materie kunnen produceren die miljoenen lichtjaren het heelal in schieten.

De onderzoekers geven wel mee dat hun simulaties beperkingen hebben. Ze werkten in twee dimensies in plaats van drie, en gebruikten een vereenvoudigd magnetisch veld. Ook duurden de simulaties maar relatief kort. In de toekomst willen ze langere simulaties doen met meer deeltjes en in drie dimensies, om nog beter te begrijpen hoe zwarte gaten hun energie omzetten in de machtige stralen die we door telescopen kunnen waarnemen.

Bron: The Astrophysical Journal Letters