P E R S B E R I C H T
Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
---------------------------------------------------------------------------------------------------
21 januari 2019
Nieuw onderzoek aan zwart gat in centrum Melkweg onthult onverwachte details
Astronomen hebben met een netwerk van gekoppelde telescopen, waaraan voor het
eerst ook ALMA meedeed, ontdekt dat de radiostraling uit het zwarte gat in het
centrum van de Melkweg (Sagittarius A*) uit een kleiner gebied komt dan eerder
werd gedacht. Mogelijk wijst een jet van Sgr A* in onze richting. De paper,
onder leiding van de Nijmeegse promovenda Sara Issaoun, wordt vandaag
gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.
Een wolk van heet gas onttrok het superzware zwarte gat tot nu toe aan het
zicht waardoor weinig details bekend waren over Sgr A*. Astronomen zijn er nu
in geslaagd door de ‘mist’ heen te kijken met een netwerk van radiotelescopen.
Met deze techniek, die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) heet en een
virtuele telescoop ter grootte van de aarde oplevert, is het gelukt de exacte
eigenschappen van de lichtverstrooiing in kaart te brengen. Het weghalen van de
meeste verstrooiingseffecten heeft een beeld opgeleverd van de omgeving van het
zwarte gat.
Door de hoge kwaliteit van het niet-verstrooide beeld kon het team de
theoretische modellen voor het gas rond Sgr A * aanscherpen. Het grootste deel
van de radio-emissie blijkt uit slechts een 300 miljoenste van een graad te
komen, en de bron heeft een symmetrische morfologie. “Dit zou erop kunnen
wijzen dat de radiostraling is geproduceerd in een schijf met invallend gas in
plaats van door een radio-jet,” verklaart Issaoun, die de waarnemingen heeft
vergeleken met computermodellen, “Maar als dit echt het geval is, is Sgr A* een
buitenbeetje vergeleken met andere zwarte gaten die radiostraling uitzenden.
Daarom houden we ook rekening met de alternatieve verklaring dat de radio-jet
vrijwel recht op ons is gericht.”
Issaoun’s promotor Heino Falcke (Radboud Universiteit) noemt deze verklaring
zeer ongebruikelijk, maar ook hij sluit die niet langer uit. “Het
GRAVITY-instrument-team kwam onlangs tot een vergelijkbare conclusie via een
onafhankelijke techniek en waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope
Interferometer van optische telescopen in Chili.” “Dus mogelijk kijken we
inderdaad vanuit een zeer speciale positie naar het monster in het centrum van
de Melkweg,” aldus Falcke.
Superzware zwarte gaten bevinden zich in centra van sterrenstelsels en
genereren de meest energetische verschijnselen in het heelal. Rond een zwart
gat valt materiaal op een ronddraaiende accretieschijf. Een deel daarvan wordt
met bijna de lichtsnelheid weer het heelal ingeblazen via twee smalle
straalstromen (of jets) die helder oplichten in radio-emissie. Het is
onduidelijk of de radio-emissie in Sgr A* van het invallende gas afkomstig is
of van jets.
Sgr A* is het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat en ‘weegt’ ongeveer 4
miljoen zonsmassa’s. Zijn zichtbare grootte aan de hemel is minder dan een 100
miljoenste graad, wat overeenkomt met de grootte van een tennisbal op de maan,
gezien vanaf de aarde. Om dat te waar te kunnen nemen, is de VLBI-techniek
nodig. De resolutie die met VLBI kan worden bereikt wordt ook verhoogd door de
waarneemfrequentie. De hoogste frequentie met VLBI is tot nu toe 230 GHz. De
eerste waarnemingen van Sgr A* op 86 GHz dateren van 26 jaar geleden, met
slechts een handjevol telescopen. “In de loop der jaren werd de kwaliteit van
de data gestaag beter naarmate meer telescopen meededen,” zegt J. Anton Zensus,
directeur van het Max Planck Institute for Radio Astronomy.
Het onderzoek van Issaoun en collega’s uit Nijmegen en van andere instituten
beschrijft de eerste waarnemingen op 86 GHz waaraan ook ALMA meedeed, verreweg
de gevoeligste telescoop in dit frequentiegebied. ALMA is onderdeel geworden
van de Global Millimeter VLBI Array (GMVA) in april 2017.
“Sgr A* bevindt zich aan de zuidelijke hemel en de deelname van ALMA is niet
alleen belangrijk vanwege zijn gevoeligheid maar ook vanwege de ligging op het
zuidelijk halfrond,” zegt coauteur Ciriaco Goddi van van het Europese ALMA
Regional Center (Allegro) aan de Sterrewacht Leiden. Naast ALMA deden twaalf
telescopen in Noord-Amerika en Europa mee in het netwerk. “De bereikte
resolutie is twee keer zo hoog als in eerdere waarnemingen op deze frequentie
en heeft een eerste foto van het gebied direct rond Sgr A* opgeleverd die
volledig vrij is van interstellaire verstrooiing, een effect dat wordt
veroorzaakt door onregelmatigheid in de dichtheid van geïoniseerd materiaal
langs de zichtlijn van de aarde naar Sgr A*.”
De gebruikte techniek is ontwikkeld door Michael Johnson van het
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in de VS. “Hoewel
verstrooiing de afbeelding van Sgr A* vervormt en vervaagt, hebben we door de
geweldig resolutie van deze waarnemingen de exacte eigenschappen van de
verstrooiing kunnen bepalen,” zegt Johnson. “De meeste effecten konden we
verwijderen, wat een beeld opleverde van de omgeving van het zwarte gat. Het
goede nieuws is ook dat deze waarnemingen aantonen dat verstrooiing geen
beperking zal vormen voor de Event Horizon Telescope, die op 230 GHz en met nog
betere resolutie de schaduw van een zwart gat zelf probeert te zien.”
Toekomstige waarnemingen op verschillende golflengten zullen meer informatie
opleveren over zwarte gaten, de meest exotische objecten in het heelal.
E I N D E P E R S B E R I C H T
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Meer informatie
Aan het onderzoek werkten astronomen mee van de Radboud Universiteit, de
Universiteit Leiden en de Universiteit van Amsterdam, onderdeel van de
BlackHoleCam groep. http://www.blackholecam.org
Het onderzoeksteam maakt ook deel uit van het EHT-consortium, een
internationaal samenwerkingsverband van dertien instituten uit tien landen:
Duitsland, Nederland, Frankrijk & Spanje (via IRAM), VS, Mexico, Japan, Taiwan,
Canada en China (via EAO). http://www.eventhorizontelescope.org/
De deelname van ALMA via het ALMA Phasing Project is bepalend geweest voor het
succes van dit project. https://www.almaobservatory.org/
Het Max Plank Institute for Radio Astronomy in Bonn heeft de data gecorreleerd.
De data-analysesoftware is ontwikkeld door MIT Haystack Observatory en het
Smithsonian Astrophysical Observatory.
Financiering:
Het onderzoek is mogelijk gemaakt door de ERC Synergy Grant ‘BlackHoleCam:
Imaging the Event Horizon of Black Holes’, Grant 610058. De National Science
Foundation (AST-1126433, AST-1614868, AST-1716536) en de Gordon and Betty Moore
Foundation (GBMF-5278) stelden financiële ondersteuning ter beschikking. Het
onderzoek is mede gefinancierd door het Black Hole Initiative van de Harvard
University, mogelijk gemaakt door een bijdrage van de John Templeton Foundation.
Observatoria:
Het onderzoek maakte gebruik van de volgende ALMA-data:
ADS/JAO.ALMA2016.1.00413.V. ALMA is een partnership van ESO, NSF (VS) en NINS
(Japan), samen met NRC (Canada), MOST en ASIAA (Taiwan), en KASI (Zuid-Korea),
in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt beheerd door ESO, AUI/NRAO
en NAOJ. Het onderzoek heeft ook gebruik gemaakt van gegevens die zijn
verzameld met de Global Millimeter VLBI Array (GMVA), bestaande uit telescopen
van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), IRAM, Onsala,
Metsahovi, Yebes, the Korean VLBI Network, the Green Bank Observatory en het
Long Baseline Observatory (LBO). De GMVA wordt deels ondersteund vanuit het
Horizon 2020-programma van de Europese Unie (730562 (RadioNet)). De VLBA is een
instrument van LBO, een instituut van de National Science Foundation beheerd
door Associated Universities, Inc. De data zijn gecorreleerd door de
DiFX-correlator van MPIfR in Bonn, Duitsland. Het onderzoek is mede gebaseerd
op waarnemingen met de 100-m telescoop van MPIfR in Effelsberg.
Contact:
Sara Issaoun, Radboud Universiteit
Tel: +31 6 84526627
E-mail: s.issaoun@xxxxxxxxxxx
Heino Falcke, Radboud Universiteit
Tel: +49 151 23040365
E-mail: H.Falcke@xxxxxxxxxxx
Artikel:
The Size, Shape, and Scattering of Sagittarius A* at 86 GHz: First VLBI with
ALMA
S. Issaoun, M. D. Johnson L. Blackburn, C. D. Brinkerink, M. Mo_scibrodzka, A.
Chael,C. Goddi, I. Mart-Vidal, J. Wagner, S. S. Doeleman, H. Falcke, T. P.
Krichbaum, K. Akiyama, U. Bach,K. L. Bouman, G. C. Bower, A. Broderick, I. Cho,
G. Crew, J. Dexter V. Fish, R. Gold, J. L. Gomez, K. Hada, A. Hernandez-Gomez,
M. Janen M. Kino, M. Kramer, L. Loinard, R.S. Lu, S. Markoff, D. P. Marrone, L.
D. Matthews J. M. Moran, C. Muller, F. Roelofs E. Ros, H. Rottmann, S. Sanchez,
R. P. J. Tilanus, P. de Vicente, M. Wielgus, J. A. Zensus and G.-Y. Zhao.
Referentie: Issaoun, S., et al. 2019, ApJ, 871, 30
(https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaf732).
Beeld:
sgra_images_4panels.pdf Linksboven: simulatie van Sgr A* met 86 GHz.
Rechtsboven: simulatie met toegevoegde effecten van verstrooiing. Rechtsonder:
gecorreleerd beeld van onze waarnemingen; zo zien wij Sgr A* in het heelal.
Linksonder: een niet gecorreleerd beeld, nadat de effecten van verstrooiing
verwijderd zijn; zo ziet Sgr A* er werkelijk uit. Credit: S. Issaoun, M.
Mościbrodzka, Radboud University/ M. D. Johnson, CfA
GMVA_globe_baselines.pdf The Global Millimeter VLBI Array, samen met ALMA
Credit: S. Issaoun, Radboud University/ D. Pesce, CfA
Opgemaakt persbericht op www.astronomie.nl/<http://www.astronomie.nl/>
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Met vriendelijke groet,
Marieke Baan
Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
NOVA Informatie Centrum
Science Park 904
1098 XH Amsterdam
T: 020-5257480
M: 0614322627
www.astronomie.nl<http://www.astronomie.nl>
@mariekebaan
Attachment:
sgra_images_4panels.pdf
Description: sgra_images_4panels.pdf
Attachment:
GMVA_globe_baselines.pdf
Description: GMVA_globe_baselines.pdf
