Een internationaal consortium van wetenschappers heeft een belangrijke stap gezet in het begrijpen van de extreme omstandigheden rondom supermassieve zwarte gaten. Door middel van een ruimtelijk opgeloste spectrale studie is het voor het eerst gelukt om de stralingseigenschappen van het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel M87 in kaart te brengen. Deze ontdekking werpt een nieuw licht op de fysica die heerst nabij de waarnemingshorizon.
Het sterrenstelsel M87, gelegen in het sterrenbeeld Maagd op een afstand van circa 53,5 miljoen lichtjaar, staat al sinds 2019 in de schijnwerpers nadat de eerste visuele afbeelding van een zwart gat werd gepresenteerd. De meest recente resultaten, geleid door het Shanghai Astronomical Observatory (SAO), gaan echter een stap verder dan enkel visuele representaties. Zo meldt universetoday.com dat er nu sprake is van de eerste dual-frequency spectrale studie voor dit specifieke object, waardoor onderzoekers kunnen analyseren hoe de spectrale signatuur verschuift naarmate de afstand tot de kern toeneemt.
Voor dit complexe onderzoek was een brede internationale samenwerking noodzakelijk. Naast het SAO droegen experts van de Chinese Academy of Sciences, het Max Planck Institute for Radio Astronomy en instellingen uit Japan en Spanje bij aan de analyse. De uiteindelijke bevindingen zijn vastgelegd in een publicatie in The Astrophysical Journal Letters.
De technische basis voor deze doorbraak ligt in data die in 2018 zijn verzameld. Hierbij werd gebruikgemaakt van het Event Horizon Telescope (EHT) netwerk en de Global Millimeter VLBI Array (GMVA). De wetenschappers combineerden beelden op twee specifieke golflengten: radiogolven met een extreem hoge frequentie en microgolven op 1,3 en 3,5 millimeter. Door deze gegevens te vergelijken, konden zij de spectrale index bepalen, een waarde die essentieel is om de fysieke toestand van de materie rond het zwarte gat te begrijpen. Voor visuele ondersteuning bij dergelijke astronomische fenomenen maken onderzoekers en communicators vaak gebruik van openbare beeldbronnen zoals pixabay.com.
Een van de meest opvallende resultaten van de studie is de variatie in straling per zone. In de binnenste regio van het zwarte gat is de spectrale index positief en stijgt deze licht bij een toenemende straal. Volgens de berichtgeving van is dit een sterke aanwijzing voor het proces van synchrotron zelf-absorptie. Bij dit fenomeen bewegen elektronen met bijna de lichtsnelheid door magnetische velden, waarbij ze fotonen absorberen die ze zelf eerder hebben uitgezonden.
Naarmate de waarneming zich verder van het centrum verwijdert, verandert dit patroon significant. De spectrale index wordt negatief, wat aangeeft dat fotonen in deze buitenste zones vrij kunnen ontsnappen zonder te worden geabsorbeerd of verstrooid. Deze overgang tussen verschillende stralingsregimes biedt astronomen een krachtig nieuw instrument om de plasmafysica rond supermassieve zwarte gaten te karakteriseren. De combinatie van hoogwaardige data en geavanceerde mapping, zoals beschreven door , markeert een nieuw tijdperk in de observationele astrofysica.