Uit het superzware zwarte gat in het centrum van het naburige sterrenstelsel Centaurus A spuiten twee gigantische plasmastromen. De oorsprong van deze zogeheten jets is nu in ongekend detail in beeld gebracht door de Event Horizon Telescope (EHT), die eerder de eerste foto maakte van een zwart gat.
Centaurus A is een interessant sterrenstelsel omdat hij twee heldere radiojets heeft en omdat hij relatief dichtbij staat – op ‘slechts’ 13 miljoen lichtjaar afstand. Het is een van de grootste en meest heldere bronnen van radiostraling aan de hemel.
In het centrum huist een superzwaar zwart gat dat 55 miljoen keer zwaarder is dan de zon. Daar ontstaan de twee jets die zich verder uitstrekken dan het sterrenstelsel groot is. ‘Als we met het blote oog radiostraling zouden kunnen zien, waren de jets van Centaurus A zestien keer zo groot als de volle maan aan de hemel. Terwijl ze veel verder weg staan’, vertelt Michael Janssen, onderzoeker aan het Duitse Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
Inzoomen
Janssen leidde het EHT-onderzoek naar de jets van Centaurus A tijdens zijn promotieonderzoek aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. Het onderzoeksteam gebruikte EHT-waarnemingen uit 2017 om in te zoomen op het hart van Centaurus A. De EHT is een samenwerking van acht radiotelescopen die over de wereld verspreid staan en samen een telescoop vormen ter grootte van de aarde.
Omdat dit sterrenstelsel zo dichtbij staat, konden de astronomen met de EHT de jets in beeld brengen op een schaal van minder dan een lichtdag. Dat is de afstand die een lichtstraal in een dag aflegt. Dat lijkt een waardeloze resolutie – de zon staat bijvoorbeeld op acht lichtminuten bij de aarde vandaan. ‘Maar het zijn wel afstanden die we als mensen een beetje kunnen gaan bevatten. Het komt in de buurt van de grootte van het zonnestelsel’, zegt Janssen. De EHT-waarnemingen zijn bovendien zestien keer scherper dan eerdere waarnemingen van Centaurus A.
Mysterieuze jets
De jets bij superzware zwarte gaten, zoals die in Centaurus A, ontstaan doordat de sterke zwaartekracht gas en stof richting de zwarte gaten trekt. Deze materie kolkt als een hete, energierijke massa in een schijf om het zwarte gat voordat het grootste gedeelte erin verdwijnt. Door de enorme hoeveelheid energie en de sterke magneetvelden die hierbij ontstaan, kan een klein deel van de materie uit de schijf ontsnappen. Dit deel wordt met bijna de lichtsnelheid in twee smalle bundels het heelal in gespoten. Hoe de magneetvelden ontstaan die de jets lanceren en beïnvloeden, is nog niet helemaal duidelijk.
‘We zijn geïnteresseerd in deze jets omdat we denken dat zwarte gaten via de jets de grootschalige structuur van het heelal kunnen beïnvloeden’, zegt Sera Markoff, hoogleraar hoge-energieastrofysica aan de Universiteit van Amsterdam en betrokken bij de EHT. ‘Ze bevatten namelijk veel energie en hebben een enorme reikwijdte.’
Lichte randen
Interessant aan de EHT-waarnemingen van Centaurus A zijn de helder oplichtende randen van de jets. Dit was al eerder gezien, bijvoorbeeld bij de jets van het zwarte gat van sterrenstelsel M87 dat op de allereerste foto van EHT staat. Maar bij Centaurus A is het verschil in licht tussen de randen en het donkere centrum van de jets extremer.
‘Bij de jets van M87 is het ons gelukt om de vorm van de jets en de iets lichtere randen te beschrijven met onze theoretische modellen’, vertelt Markoff. ‘We hebben hetzelfde geprobeerd bij Centaurus A. Maar we krijgen het niet voor elkaar om theoretisch te verklaren waarom de randen zo licht zijn. We zullen dus betere, gedetailleerdere modellen moeten maken.’
Als kers op de taart heeft de onderzoeksgroep de waarnemingen gebruikt om de waarschijnlijke locatie van het zwarte gat in Centaurus A te bepalen. Krijgen we hier binnenkort ook een mooi kiekje van, zoals van het zwarte gat van M87? Helaas niet. ‘Dat blijkt niet mogelijk met telescopen vanaf de aarde’, zegt Janssen. ‘Om dat zwarte gat met een voldoende hoge resolutie te fotograferen zijn nieuwe satellieten nodig.’
