Een wervelende plasmastraal van 570 lichtjaar lang wordt met bijna de snelheid van het licht uit een verre blazar uitgestoten. Net als een monsterlijke kosmische spin weeft een ver weg superzwaar zwart gat een straal plasma tot een gedraaide draad en lanceert deze met bijna de snelheid van het licht.
Astronomen waren getuige van dit indrukwekkende schouwspel met behulp van een reeks radiotelescopen, waaronder de RadioAstron-ruimtetelescoop, die samen een antenne ter grootte van de aarde vormen. Concreet was deze array gericht op het observeren van het hart van een verre blazar genaamd 3C 279.
Deze waarnemingen vertegenwoordigen de meest gedetailleerde blik die wetenschappers ooit hebben gehad op een astrofysische straal die uit een superzwaar zwart gat komt en een complex en verwrongen patroon onthult nabij de bron van de straal. Dit nieuwe beeld zou de momenteel geaccepteerde theorieën kunnen uitdagen die al veertig jaar worden gebruikt om uit te leggen hoe deze jets worden gemaakt en hoe ze in de loop van de tijd evolueren.
"Dankzij RadioAstron en een netwerk van drieëntwintig radiotelescopen verspreid over de aarde hebben we tot nu toe een beeld met de hoogste resolutie van het interieur van een blazar verkregen, waardoor we de interne structuur van het vliegtuig met zo'n detailniveau kunnen observeren voor de eerste keer", zegt Antonio Fuentes, teamleider en onderzoeker bij het Astrophysics Institute of Andalusia (IAA-CSIC). Blazars, zoals 3C 279, zijn de lichtgevende harten van sterrenstelsels die helder licht uitstralen als gevolg van het huisvesten van een superzwaar zwart gat dat momenteel van energie wordt voorzien. Dit is wat dit betekent.
Het zwarte gat dat plasma het universum in spuwt, verbaast
Het actief voeden van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels vermengt voortdurend de materie waarmee ze zich voeden, en dit materiaal bevindt zich als afgeplatte schijven van gas en stof rond de gaten. Deze schijven worden "accretieschijven" genoemd. Gezamenlijk staan dergelijke scenario's gezamenlijk bekend als actieve galactische kernen. Actieve galactische kernen zijn vaak zo helder dat ze helderder schijnen dan het gecombineerde licht van alle sterren in de omringende sterrenstelsels.
Maar ongeveer 10% van de galactische kernen actieve zenden astrofysische jets uit tijdens het gehele brandstofproces. Deze staan bekend als quasars – en als deze quasars jets hebben die rechtstreeks op de aarde gericht zijn, worden ze blazars genoemd.
Nieuwe waarnemingen van 3C 279 onthullen ongekende details van de plasmastraal en het superzware zwarte gat in het hart van deze blazar. "Dit is de eerste keer dat we dergelijke filamenten zo dicht bij de oorsprong van de jet zien, en ze vertellen ons meer over hoe het zwarte gat het plasma vormt", zegt Eduardo Ros, een ander lid van het team en Europees coördinator van de mm- VLBI Globaal Netwerk. Array. "Dit laat zien hoe verschillende telescopen verschillende kenmerken van hetzelfde object kunnen onthullen."
Concreet ontdekte het team dat de jet bestaat uit ten minste twee gedraaide plasmafilamenten die zich vanaf hun bron ruim 570 lichtjaar uitstrekken. Waarnemingen hebben ook aangetoond dat de plasmastralen niet recht en uniform zijn; ze laten wendingen zien die optreden als gevolg van de invloed van het centrale zwarte gat, wat impliceert dat eerdere theorieën over hoe deze jets evolueren mogelijk moeten worden herzien. Dit onderzoek zou ook ons begrip van de rol van magnetische velden bij de initiële vorming van bijna-lichtstralen uit actieve galactische kernen kunnen herzien.
"Een bijzonder intrigerend aspect van onze resultaten is dat ze de aanwezigheid suggereren van een spiraalvormig magnetisch veld dat de jet opsluit", zegt Guang-Yao Zhao, een van de teamleden en onderzoeker aan het Max Planck Instituut voor Radioastronomie. "Daarom zou het het magnetische veld kunnen zijn, dat met de klok mee rond de jet in 3C 279 draait, dat het plasma van de jet stuurt en geleidt die met een snelheid van 0,997 keer de lichtsnelheid beweegt."
