Een plasmawolk (lichtblauw) wordt de jet (blauw) uitgeblazen in een animatie van hoe de onderzoekers denken dat de uitbarsting is verlopen. De schijf van gas en stof is rood, het zwarte gat zit onzichtbaar in het midden (beeld uit video van Wolfgang Steffen)
Sommige superzware zwarte gaten braken materie uit in plaats van het op te slokken, in smalle, extreem snelle en hete ‘jets’ of stralen aan de polen. Hoe dat precies in zijn werk gaat is nog niet helemaal duidelijk, maar nieuwe, gedetailleerde opnamen kloppen onverwacht goed met eenvoudige modellen.
Een zwart gat trekt vooral dingen aan met zijn immense zwaartekracht. Daarom was het een beetje vreemd toen astronomen ontdekten dat superzwarte gaten in het centrum van sommige sterrenstelsels met een noodgang hete materie leken uit te spugen. De stralen, of ‘jets’ aan de noord- en zuid-pool van het zwarte gat, bestaan uit wolken heet gas, of plasma, dat met 90 tot 99 procent van de lichtsnelheid naar buiten geblazen wordt. Bij dat natuurgeweld worden enorme hoeveelheden straling uitgezonden, van radio- tot röntgen- en gammastraling.
Een van de spectaculairste, en helderste voorbeelden van zo’n zogenoemde ‘blazar’ is het sterrenstelsel BL Lacertae op zo’n 900 miljoen lichtjaar afstand, waarvan één van de jets op zo’n tien graden na op de aarde gericht is.
Een internationaal team van astronomen onder leiding van Alan Marscher van Boston University gebruikte nieuwe beelden van optische, röntgen- en gammastralingstelecopen, gecombineerd met opnamen van radiotelescopen, om in ongekend detail te laten zien hoe het eraan toegaat bij het het uitbraken van een plasmabel in de jet van BL Lacertae.
Over het ontstaan van de raadselachtige jets bestaan veel verschillende ideeën. Weliswaar slokken zwarte gaten alles op wat er linea recta in valt, maar veel gas en komt ook in een baan rond het zwarte gat terecht, en vormt een platte, snel draaiende schijf van heet plasma (een heet gas waarin de elektronen en atoomkernen van elkaar losgeslagen zijn).
Magnetische veldlijnen in zo’n plasma gedragen zich als een soort taaie, maar rekbare kabels, die het plasma op hun beurt weer kunnen vasthouden en afgrenzen. De draaiing van de plasmaschijf trekt deze magnetische veldlijnen met zich mee, en daardoor ontstaat een verwrongen, kurkentrekker-achtige kluwen van magneetvelden om het zwarte gat. Bij de polen van het zwarte gat lijkt de kluwen nog het meest op een een draaikolk.
Maar anders dan in de badkuip wordt materie in deze kolk juist omhooggestuwd. Als er een guts plasma in terecht komt, wordt die naar buiten geblazen langs de spiraalvormige veldlijnen. En hoe sneller en heter de plasmabel, hoe meer straling hij uitzendt. Marscher en collega’s zagen dat in oktober 2005 het hart van BL Lacertae opvlamde, een verschijnsel dat tot nog toe niet in detail betrapt was.
Een paar weken later volgde een nieuwe felle stralingspuls. En dat klopte met een van de jet-modellen. Daarin wordt ver boven de pool wordt de magnetische draaikolk die de jet begrenst weer een stuk nauwer. In het nauwste stuk wordt de plasma-bel op elkaar geperst, waardoor hij heter wordt, en dus nog eens fel opgloeit.
Volgens de theorie wordt daarbij het spiraalvormige patroon van magnetische veldlijnen vernield, waarna een wanordelijke kluwen magneetlijnen overblijft, maar dat konden de astronomen op hun beelden nog niet bevestigen.
Het rekenen aan zulke hete plasma’s vol elektromagnetische velden, die ook in kernfusiereactoren en aan de rand van de zon voorkomen, is notoir lastig. Toch lijkt een van de simpelere modellen heel aardig te kloppen met de nu gemeten data.
Meer kosmisch natuurgeweld hopen astronomen te betrappen met de Gamma Ray Large Area Space Telescope (GLAST) van NASA, die in mei gelanceerd wordt om nog gedetailleerder gammastraling in de ruimte te bekijken.
Bruno van Wayenburg
Alan P. Marscher e.a. ‘The inner jet of an active galactic nucleus as revealed
by a radio-to-gamma-ray outburst’, Nature, 24 april 2008
Een plasmawolk (lichtblauw) wordt de jet (blauw) uitgeblazen in een animatie van hoe de onderzoekers denken dat de uitbarsting is verlopen. De schijf van gas en stof is rood, het zwarte gat zit onzichtbaar in het midden (beeld uit video van Wolfgang Steffen)