Een internationaal team astronomen, onder leiding van SRON, heeft een plotselinge uitbarsting van materie waargenomen in de buurt van het superzware zwarte gat NGC 3783, met snelheden tot 20% van de lichtsnelheid. Tijdens een tiendaagse observatie, voornamelijk met de XRISM-ruimtetelescoop, zagen de onderzoekers hoe die zich vormde en versnelde. Vaak worden deze uitbarstingen aangedreven door sterke straling, maar deze keer is de meest waarschijnlijke oorzaak een plotselinge verandering in het magneetveld, vergelijkbaar met uitbarstingen op de zon die zonnevlammen veroorzaken.
Hoewel superzware zwarte gaten erom bekend staan dat ze flikkeren in röntgenstraling, is dit de eerste keer dat astronomen duidelijk een uitstoot van materiaal zien tijdens een röntgenflits. Het kwam aan het licht tijdens de langste ononderbroken observatie van XRISM tot nu toe. Tijdens deze tien dagen vielen variaties op in de helderheid van de röntgenstraling, vooral op de langere golflengtes.
Twintig procent van lichtsnelheid
Zulke variaties zijn niet ongebruikelijk voor superzware zwarte gaten. Maar wat deze uitbarsting, die drie dagen duurde, uniek maakt is de gelijktijdige uitstoot van gas uit de accretieschijf—de wervelende schijf van materie die rond het zwarte gat draait. Dit gas haalde snelheden tot wel 60.000 kilometer per seconde, ofwel 20% van de lichtsnelheid.
Losgeschoten elastiek
Het gas lijkt afkomstig te zijn uit een gebied op een afstand van ongeveer vijftig keer de grootte van het zwarte gat. In deze turbulente zone werken zwaartekracht en magnetische krachten op elkaar in. De auteurs denken dat de uitstoot werd veroorzaakt door magnetische reconnectie: een plotselinge herschikking van magnetische veldlijnen die als een losgeschoten elastiek enorme hoeveelheden materiaal de ruimte in slingeren.
Vergelijkbaar met coronal mass ejections
‘Dit is een unieke kans om het lanceringsmechanisme van zulke ultrasnelle uitstromen te bestuderen,’ zegt Liyi Gu (SRON), hoofdauteur van het onderzoek. ‘De data wijzen erop dat de magnetische krachten zorgen voor de versnelling, vergelijkbaar met coronal mass ejections op de Zon.’
Bij een coronal mass ejection worden grote klodders heet zonneplasma de ruimte in geslingerd. Een superzwaar zwart gat kan hetzelfde doen, alleen zijn deze uitbarstingen tien miljard keer krachtiger, waarbij alles wat op de Zon gebeurt in het niet valt. Gu en zijn collega’s stellen dat de waargenomen uitbarsting rond het zwarte gat, net als zijn tegenhanger op de Zon, wordt aangedreven door plotselinge uitbarstingen van magnetische energie. Dit staat in contrast met de gangbare theorieën die stellen dat zwarte gaten materie uitstoten door intense straling of extreme hitte.
De resultaten laten zien hoe zwarte gaten niet alleen materie naar zich toe trekken, maar soms ook weer terug de ruimte in schieten. Dit proces staat bekend als feedback en kan een belangrijke rol spelen in de groei van sterrenstelsels. De ontdekking onderstreept het belang van internationale samenwerking tussen ruimtevaartorganisaties en onderzoeksinstituten. Zeven ruimtemissies observeerden tegelijkertijd hetzelfde doel: XRISM leidde de campagne, ondersteund door NuSTAR, Hubble, Chandra, Swift, NICER en ESA’s XMM-Newton.
Publicatie
Delving into the depths of NGC 3783 with XRISM, Liyi Gu et al., Astronomy & Astrophysics
DOI: 10.1051/0004-6361/202557189