Zwart gat in het centrum van de Melkweg ook op lange termijn onvoorspelbaar

Het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg flikkert niet alleen onregelmatig van dag tot dag, maar ook op de lange termijn. Dat blijkt uit een analyse van 15 jaar aan data door een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Alexis Andres uit El Salvador.

Andres begon zijn onderzoek in 2019 als zomerstudent aan de Universiteit van Amsterdam en beet zich in de jaren daarna erin vast. Het onderzoek wordt gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Astronomen weten al tientallen jaren dat Sagittarius A* (*), het zwarte gat in het centrum van de Melkweg, elke dag flikkert en soms tien tot honderd keer helderder wordt dan normaal. Om meer te weten te komen over het geflikker (flares) van Sagittarius A*, zocht een internationaal team van astronomen naar patronen in 15 jaar aan gegevens. Die lange dataset is beschikbaar omdat NASA's Swift-satelliet sinds 2006 elke drie dagen naar het centrale zwarte gat kijkt.

Bij de foto: Röntgenfoto van het galactische centrum van de Melkweg. Bron: NASA/Swift/N. Degenaar

Het blijkt dat de omgeving van het zwarte gat van 2006 tot 2008 behoorlijk flikkerde. Maar tussen 2008 en 2012 was het vrij stil. En na 2012 nam het flikkeren weer toe.

De onderzoekers konden geen patroon onderscheiden. "Dus hoe de flares precies ontstaan, blijft onduidelijk", zegt co-auteur Jakob van den Eijnden (nu Universiteit van Oxford), voorheen Universiteit van Amsterdam). “Vroeger werd gedacht dat er meer flikkeringen zouden volgen nadat gaswolken of sterren langs het zwarte gat zijn gepasseerd, maar daar is nog geen bewijs voor. En de hypothese dat ook de magnetische eigenschappen van het omringende gas een rol spelen, kunnen we nog niet bevestigen.”

Zomerschool

Het onderzoek werd geleid door Alexis Andres uit El Salvador. Hij nam in de zomer van 2019 als bachelorstudent deel aan het ASPIRE-programma van het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde aan de Universiteit van Amsterdam. In dit programma werken talentvolle studenten uit landen met minder academische ontwikkelingsmogelijkheden een zomer lang aan een astronomisch project.

Na de zomerschool keerde Andres terug naar El Salvador en wijdde hij zich twee jaar aan dit onderzoek. Hij leidde het internationale onderzoeksteam op afstand vanwege de coronabeperkingen. Andres studeert sinds augustus 2021 voor een master in astronomie in Mexico-Stad. Hij wil een professionele wetenschapper worden en wil astronomie naar zijn thuisland brengen.

Lange dataset

“De lange dataset van de Swift-sterrenwacht is niet zomaar ontstaan”, zegt medeauteur Nathalie Degenaar (Universiteit van Amsterdam). Ze was de begeleider van Andres en Van den Eijnden tijdens de zomerschool. Terwijl Degenaar bezig was met haar PhD, willigde NASA haar verzoek om de metingen in. “En sindsdien vraag ik regelmatig verlenging aan. Het is een heel bijzonder observatieprogramma waarmee we veel onderzoek kunnen doen.”

De astronomen verwachten de komende jaren voldoende gegevens te verzamelen om uit te kunnen sluiten of de variaties in de flikkeringen bij Sagittarius A* te wijten zijn aan passerende gaswolken of sterren, of dat er iets anders aan de hand is.

Sagittarius A*

Sagittarius A* (kortweg Sgr A*), het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg, bevindt zich in de richting van het sterrenbeeld Boogschutter gezien vanaf de aarde. Astronomen bestuderen al jaren de omgeving van het zwarte gat.

Zo ging de helft van de Nobelprijs voor Natuurkunde in 2020 naar onderzoekers die jarenlang de sterren rond het zwarte gat hadden gevolgd. En een internationaal team van astronomen, met een groot aandeel uit Nederland, probeert met de Event Horizon Telescope een foto of filmpje te maken van de directe omgeving van het zwarte gat. Mede omdat dit zwarte gat zo grillig flikkert, is het een stuk moeilijker in beeld te brengen dan bijvoorbeeld het zwarte gat in sterrenstelsel M87, waarvan de eerste foto in 2019 werd gepubliceerd.

Auteur: Jan Vyvey
Bron: Universiteit van Amsterdam

(*) Sagittarius A*, ook wel bekend als Sgr A*, is een superzwaar zwart gat en een radiobron in het centrum van de Melkweg. Het object bevindt zich in de samengestelde radiobron Sagittarius A op 25.800 lichtjaar van de Zon. Het bevat meer dan 4 miljoen zonsmassa's in een gebied met een radius van minder dan 6,25 lichtuur. Het is daarmee het zwaarste zwarte gat in de Melkweg.

De compacte radiobron is in 1974 ontdekt door Bruce Balick en Robert L. Brown bij hoge resolutie metingen van Sgr A West. De bron werd Sgr A* genoemd in 1982 door Robert L. Brown om ze te onderscheiden van andere componenten van Sgr A.

Omdat de interstellaire extinctie kleiner is in het nabij-infrarood dan in het optische gebied kan de verdeling van sterren en hun beweging (uit herhaalde opnamen) in de richting van Sgr A* met behulp van nabij-infraroodmetingen bepaald worden, en daaruit de massa van Sgr A*. Voor (onafhankelijk) onderzoek van Sagittarius A* met deze methode kregen Reinhard Genzel en Andrea Ghez in 2020 de Nobelprijs voor Natuurkunde. Zie https://nl.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*