Astronomen hebben het eerste directe bewijs gevonden dat een zwart gat roteert, wat opnieuw de relativiteitstheorie van Einstein bevestigt. De ontdekking werd gedaan door het bestuderen van de krachtige energiestralen die worden uitgezonden door een zwart gat ter grootte van het zonnestelsel in het centrum van het nabijgelegen sterrenstelsel Messier 87. Dit zwarte gat, genaamd M87, is het meest bestudeerde tot nu toe en het eerste dat ooit is ontdekt. direct in beeld in 2019.
Astrofysici voorspellen al lang dat zwarte gaten roteren, maar tot nu toe heeft de complexiteit van het visualiseren van ruimtemonsters het moeilijk gemaakt om bewijsmateriaal te verkrijgen. De onderzoekers publiceerden hun resultaten op 27 september in het tijdschrift Nature.
"Na met succes een zwart gat in dit sterrenstelsel in beeld te hebben gebracht met behulp van de Event Horizon-telescoop (EHT), is de vraag of dit zwarte gat roteert of niet een groot probleem voor wetenschappers geworden”, zei Kazuhiro Hada, een astronoom bij het National Astronomical Observatory of Japan, in een verklaring. ‘Nu is de verwachting omgeslagen in vertrouwen. Dit gigantische zwarte gat draait echt."
Zwarte gaten hebben zo'n sterke zwaartekracht dat niets (zelfs licht niet) uit hun mond kan ontsnappen, maar dat betekent niet dat ze niet gezien kunnen worden. Dat komt omdat actieve zwarte gaten omgeven zijn door accretieschijven: enorme pluimen van materiaal die uit gaswolken en sterren zijn gescheurd en die door wrijving tot gloeiend hete temperaturen worden verhit terwijl ze in de mond van het zwarte gat spiraalvormig worden.
Een deel van dit materiaal wordt uitgestoten en vormt twee stralen heet materiaal die zich ongeveer een tiende van de tijd met 99,9% van de lichtsnelheid voortbewegen. Hoe jets met zwarte gaten de enorme energie krijgen die ze hiervoor nodig hebben, blijft een mysterie, maar natuurkundigen gebruikten Einsteins algemene relativiteitstheorie om te suggereren dat het materiaal deze energie zou kunnen halen uit de magnetische velden van ruimtemonsters als ze snel om hun as draaien.
Zwarte gaten hebben waarschijnlijk vanaf hun vroegste dagen een deel van hun draaiing gekregen als sterren die, toen ze plotseling naar binnen stortten, leken op schaatsers die hun armen uitstrekten om sneller te draaien. In de loop van de tijd is deze rotatie waarschijnlijk sneller gegroeid als gevolg van de instroom van materie van sterren die door zwarte gaten zijn verscheurd of door catastrofale botsingen met andere massieve objecten.
Op zoek naar een verklaring voor deze ongrijpbare rotatie wendden astronomen zich tot het superzware zwarte gat M87, een enorm gat in de ruimte-tijd dat zijn massa (6,5 miljard keer die van de zon) gebruikt om een heel sterrenstelsel naar zich toe te trekken.
Door M87* te bestuderen met een wereldwijd netwerk van radiotelescopen van 2000 tot 2022, ontdekten astronomen dat de jets van het zwarte gat heen en weer tikten als een metronoom die een cyclus van elf jaar markeerde. Hieruit bleek dat het zwarte gat tijdens zijn rotatie om zijn as beweegt, of wiebelt, als een tol.
"We zijn enthousiast over deze belangrijke ontdekking", zei hoofdonderzoeksauteur Cui Yuzhu, een astronoom aan het Zhejiang-laboratorium in Hangzhou, China, in een verklaring. "Omdat de afstand tussen het zwarte gat en de schijf relatief klein is en de precessieperiode ongeveer elf jaar bedraagt, zijn de accumulatie van gegevens met hoge resolutie die de structuur van M11 gedurende twintig jaar volgen en zorgvuldige analyse essentieel om deze prestatie te verkrijgen."
Naast een verdere bevestiging van Einsteins theorie roept de ontdekking van de spin van een zwart gat een aantal interessante vragen op. Daaronder bevinden zich de gebeurtenissen die verband houden met de catastrofale gebeurtenissen die de snelle rotatie zouden kunnen hebben veroorzaakt, evenals de mogelijkheid om fotonenbollen te ontdekken - een zwakke lichtring rond een zwart gat die belangrijke aanwijzingen zou kunnen bieden voor de theorie van de kwantumzwaartekracht.
Lees ook: