Supermassieve zwarte gaten zijn de meest extreme objecten in het bekende universum, met miljoenen of zelfs miljarden keren groter dan de massa van onze zon. Nu hebben astronomen een van deze reuzen kunnen verkennen in een vreemde, verre quasar. Ze wisten een geweldige ontdekking te doen - het verdraait met een derde de snelheid van het licht.
De studie van het supermassieve zwarte gat, dat zich ongeveer 3,5 miljard lichtjaren van ons bevindt, is niet alleen een prestatie. Maar het blijkt dat het object zelf niet eenvoudig is: het is een quasar die om de twaalf jaar een beetje periodieke lichtsterkte vertoont. Dit feit heeft astronomen geholpen om de extreme aard ervan te identificeren.
Quasars zijn extreem heldere accretieschijven in de kernen van sterrenstelsels, aangedreven door een overvloedige hoeveelheid materie gevangen in het centrum van een superzwaar zwart gat. De overgrote meerderheid van sterrenstelsels wordt verondersteld om superzware zwarte gaten te bevatten. Waar, moderne sterrenstelsels zijn kalmer geworden en quasars niet meer. Maar het is een heel ander verhaal voor sterrenstelsels die miljarden lichtjaren van de aarde verwijderd zijn.
Het object in het midden van een vreemde quasar genaamd OJ287 "weegt" ongeveer 18 miljard zonnemassa's en is een van de grootste supermassieve (of ultramassieve) zwarte gaten in het bekende universum. Interessant is dat het ook een van de best bestudeerde quasars is, omdat het zich in de nabijheid van het zichtbare pad van de zon in de lucht bevindt, gezien vanaf de aarde - een gebied waar regelmatig regelmatig naar asteroïden en kometen wordt gezocht. Door toeval hebben astronomen dus meer dan 100 jaar observatie van de OJ287-helderheidsgegevens, waardoor ze kunnen voorspellen wanneer de volgende toortsmomenten zullen optreden. Met een nadere blik op de glimmende gebeurtenissen die zich de afgelopen decennia hebben voorgedaan, begrijpen astronomen dat in plaats van een enkele bliksem gebeurtenis die elke 12 jaar plaatsvindt, de verduidelijking eigenlijk een dubbele piek vertegenwoordigt, die de sleutel verschaft om te begrijpen wat de oorzaak zou kunnen zijn.
Mauri Valtonen van de Universiteit van Turku, Finland, en zijn internationale team gebruikten verschillende optische telescopen over de hele wereld in combinatie met NASA's SWIFT-röntgentelescoop (SWIFT) om te beseffen dat deze 12-jarige dubbelblinde gebeurtenissen worden veroorzaakt door een kleiner zwart gat rond OJ287. Valtonen is de hoofdauteur van een studie gepubliceerd in het Astrophysical Journal (Journal of Astrophysicists).
Een enorm zwart gat heeft een zeer hete accretieschijf - een belangrijk onderdeel van een quasar. Het materiaal hoopt zich op in de schijf en wordt in het zwarte gat getrokken om het te voeden. Onderweg warmt het schijfmateriaal op en zendt krachtige elektromagnetische straling uit. Het kleinere zwarte gat en de partner OJ287, die zelf ook wel 100 zonnemassa's (nog steeds een enorm zwart gat!) Weegt, die een zeer langwerpige baan heeft, zwaait in de buurt van een zwaarder zwart gat om de 12 jaar. Tijdens de naaste benadering "spettert" het kleinere zwarte gat in de OJ287-aanzuigschijf tijdens de wiebel en opnieuw wanneer het rond de andere kant van het zwarte gat zwaait, waardoor twee verschillende verbrandingen worden gecreëerd, zoals dit diagram laat zien:
Illustratie van het binaire systeem van het zwarte gat in OJ287. De voorspellingen van het model worden geverifieerd door waarnemingen.
Deze periodieke bijna-botsing verwarmt het aanwasmateriaal van een superzware zwart-gatschijf en verwarmt het snel tweemaal direct achter elkaar. Dit is wat er elke 12 jaar in OJ287 vreemde opvallingen (glow) veroorzaakt. Nadat ze dit model van een dubbel zwart gat hadden verkregen, konden de onderzoekers voorspellen wanneer de laatste gebeurtenis had plaatsgevonden. De laatste verlichting vond plaats op 18 november 2015, slechts een paar dagen voordat Valtonen voorspelde, en bevestigde het dubbele gatenmodel van zijn team. Maar met behulp van deze waarnemingen, kan de rotatie van een superzwaar zwart gat ook worden berekend en het is snel. Deze commando's laten zien dat het met een derde de snelheid van het licht roteert.
Interessant is dat het team op basis van historische OJ287-gegevens ook kon berekenen hoeveel energie er met zwaartekrachtgolven uit het systeem verloren gaat. Natuurlijk zijn gravitatiegolven momenteel een zeer intrigerend onderwerp, omdat ze pas vorige maand dankzij LIGO voor het eerst werden ontdekt. Deze ontdekking van LIGO bevestigde niet alleen de algemene relativiteitstheorie van Einstein, maar bevestigde ook direct het bestaan van 2 zwarte gaten die samensmelten tot één geheel.
Hoewel de gravitatiegolven van OJ287 te zwak zijn om te worden ontdekt met behulp van de moderne generatie zwaartekrachtgolfdetectoren (de bron is te ver weg), dient de verduidelijking van de quasar op 18 november om de vakantie van Einstein's theorie, die hij bijna 100 jaar geleden op 25 november 1915 presenteerde, op te lossen.
