Internationale samenwerking tussen Japan en Zweden heeft geholpen duidelijk te maken hoe zwaartekracht de vorm van materie rond een zwart gat in het Cygnus X-1-binair getal beïnvloedt. Hun bevindingen, deze maand gepubliceerd in Nature Astronomy, zullen wetenschappers helpen de fysica van sterke zwaartekracht en de evolutie van zwarte gaten en sterrenstelsels beter te begrijpen.
Nabij het centrum van het sterrenbeeld Cygnus bevindt zich een ster in een baan om het eerste zwarte gat dat in het universum wordt gevonden. Samen vormen ze een binair systeem dat bekend staat als Cygnus X-1. Dit zwarte gat is ook een van de helderste röntgenbronnen aan de hemel. De geometrie van de materie die dit licht voortbrengt, was echter onzeker. Het onderzoeksteam onthulde deze informatie dankzij een nieuwe röntgenpolarimetrie-techniek.
Een foto maken van een zwart gat is niet eenvoudig. Ten eerste kan een zwart gat niet worden gezien omdat licht er niet uit kan. In plaats van het zwarte gat zelf te observeren, kunnen wetenschappers licht observeren dat uit de materie ernaast komt. In het geval van Cygnus X-1 wordt dit licht uitgezonden door een ster bij het zwarte gat.
Het meeste licht dat we zien, trilt in vele richtingen. Polarisatie filtert het licht zodat het in één richting trilt. Dit is vergelijkbaar met hoe een sneeuwbril met gepolariseerde lenzen skiërs helpt te zien waar ze de berg afdalen, omdat het filter de sneeuw verspreidt die door de sneeuw wordt weerkaatst.
"Het is hetzelfde met harde röntgenstralen bij een zwart gat", zegt co-auteur Hiromitsu Takahashi. “Maar dit filter wordt doorgedrongen door harde röntgenstralen en gammastralen uit het zwarte gat. Geen enkele bril zal je van deze stralen redden, dus we hebben een ander speciaal apparaat nodig om deze verstrooiing van licht te meten."
Het team moest uitzoeken waar het licht vandaan komt en waar het verstrooid wordt. Voor beide metingen werd een PoGO + röntgenballonpolarimeter gebruikt. Twee concurrerende modellen beschrijven hoe materie eruitziet naast een zwart gat in een binair systeem als Cygnus X-1: de lantaarnpaal en het uitgebreide model. In het lantaarnpaalmodel is de corona compact en nauw verwant aan het zwarte gat. De fotonen buigen naar de accretieschijf, wat resulteert in meer lichtreflectie. In het uitgebreide model is de corona groter en verspreidt zich rond het zwarte gat. Het door de schijf gereflecteerde licht is zwakker. Omdat het licht niet veel kromp in de sterke zwaartekracht van het zwarte gat, concludeerde het team dat het zwarte gat het uitgebreide coronamodel volgt.
Promotie video:
Ilya Khel
