In 2011 ontdekte ESO’s Very Large Telescope (VLT) een gaswolk van enkele aardmassa’s die steeds sneller in de richting van het zwarte gat in het centrum van de Melkweg bewoog (eso1151) [1]. Deze wolk is het zwarte gat inmiddels dicht genaderd en nieuwe VLT-waarnemingen laten zien dat hij sterk wordt uitgerekt door het extreem sterke zwaartekrachtsveld van het zwarte gat.
‘Het gas aan kop van de wolk is nu over een lengte van meer dan 160 miljard kilometer uitgetrokken rond het punt van de baan dat het dichtst bij het zwarte gat ligt. En dat punt is maar iets meer dan 25 miljard kilometer verwijderd van het zwart gat zelf – bijna fataal dichtbij dus,’ zegt Stefan Gillessen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), leider van het onderzoeksteam [2]. ‘De wolk is zo uitgerekt dat de dichtste nadering niet één gebeurtenis is, maar een proces dat minstens een jaar gaat duren.’
Naarmate de gaswolk verder wordt uitgerekt, is zijn licht moeilijker waarneembaar. Maar door het SINFONI-instrument van de VLT meer dan twintig uur naar de naaste omgeving van het zwarte gat te laten turen – de langst belichte opname van dit gebied die ooit met een integraalveldspectrometer [3] is gemaakt – is het gelukt om de snelheden van verschillende delen van de langs het zwarte gat scherende wolk te meten [4].
‘Het spannendste wat de nieuwe waarnemingen laten zien, is dat de kop van wolk weer met een snelheid van meer dan 10 miljoen km/uur onze kant op komt – maar liefst 1% van de lichtsnelheid,’ aldus Reinhard Genzel, leider van het onderzoeksteam dat dit gebied al bijna twintig jaar bestudeert. ‘Dit betekent dat het voorste deel van de wolk het punt dat het dichtst bij het zwarte gat ligt al is gepasseerd.’
De oorsprong van de gaswolk blijft een mysterie, al ontbreekt het niet aan ideeën [5]. De nieuwe waarnemingen beperken het aantal mogelijkheden.
‘We zien dat de wolk zo ver wordt uitgerekt dat hij op een sliert spaghetti begint te lijken, net als een onfortuinlijke astronaut in een sf-film. Dit betekent dat er waarschijnlijk geen ster in zit,’ concludeert Gillessen. ‘Op dit moment denken we dat het gas waarschijnlijk op de een of andere manier afkomstig is van de sterren die we rond het zwarte gat zien draaien.’
Het hoogtepunt van deze unieke gebeurtenis in het centrum van de Melkweg is zich nu aan het ontvouwen en wordt nauwlettend in de gaten gehouden door astronomen over de hele wereld. Deze intensieve waarnemingscampagne zal een schat aan gegevens opleveren, niet alleen over de gaswolk zelf [6], maar ook over gebieden in de nabijheid van het zwarte gat die nog nooit onderzocht zijn en over de extreme gevolgen van supersterke zwaartekracht.
Noten
[1] Het zwarte gat in het centrum van de Melkweg, dat officieel bekendstaat als Sgr A* (spreek uit als ‘Sagittarius A-ster’), heeft een massa die naar schatting vier miljoen keer zo groot is als die van de zon. Het is verreweg het meest nabije superzware zwarte gat dat we kennen en dus ook de beste plek voor het onderzoek van zwarte gaten. Het onderzoek van Sgr A* prijkt bovenaan de top-10 van ESO’s belangrijkste astronomische ontdekkingen.
[2] De afstand tussen het punt van dichtste nadering en het zwarte gat is ongeveer vijf keer zo groot als de afstand tussen de planeet Neptunus en de zon. In het geval van een zwart gat van vier miljoen zonsmassa’s is dat akelig dichtbij!
[3] In een integraalveldspectrometer wordt het licht dat elke afzonderlijke pixel opvangt in zijn samenstellende kleuren ontleed: voor elke pixel wordt dus een spectrum geregistreerd. De spectra worden vervolgens stuk voor stuk geanalyseerd en gebruikt om gassnelheden in kaart te brengen en de chemische eigenschappen van de verschillende delen van het object te bepalen.
[4] Het onderzoeksteam hoopt ook de gevolgen te kunnen zien van de interactie tussen de snel bewegende wolk en eventueel ander gas in de omgeving van het zwarte gat. Tot dusver is niets is gevonden, maar vervolgwaarnemingen zijn al gepland.
[5] Astronomen dachten dat het gas wellicht afkomstig was van de sterrenwinden van de sterren die om het zwarte gat draaien of misschien zelfs was uitgestoten door het galactische centrum zelf. Een andere mogelijkheid was dat er in het hart van de wolk een ster verscholen zat en dat het gas ofwel afkomstig was van de sterrenwind van deze ster of van een schijf van gas en stof rond de ster.
[6] Naarmate deze gebeurtenis in het centrum van de Melkweg zich verder ontvouwt, verwachten astronomen te zien dat de ontwikkeling van de wolk niet langer wordt bepaald door zwaartekracht en getijden, maar door complexe, turbulente hydrodynamica.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Pericenter passage of the gas cloud G2 in the Galactic Center’ van S. Gillessen et al, dat in de Astrophysical Journal verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit S. Gillessen (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland [MPE]), R. Genzel (MPE; Vakgroepen Natuur- en Sterrenkunde, Universiteit van Californië, Berkeley, VS), T.K. Fritz (MPE), F. Eisenhauer (MPE), O. Pfuhl (MPE), T. Ott (MPE), M. Schartmann (Universitätssternwarte der Ludwig-Maximilians-Universität, München, Duitsland [USM]; MPE), A. Ballone (USM; MPE) en A. Burkert (USM; MPE).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
