Waarnemingen van het kleine zwarte gat dat onderdeel is van microquasar SS 433 laten zien hoe zulke kleine zwarte gaten elektronen enorm kunnen versnellen. Als die elektronen vervolgens wegschieten, vormen ze samen supersnelle, hoogenergetische elektronenbundels, ofwel jets.
De krachtigste kosmische straling die we op aarde waarnemen is mogelijk afkomstig van microquasars. Dat zijn kleine zwarte gaten die materie uitspuwen die ze hebben opgezogen van sterren die om het zwarte gat heencirkelen.
In tegenstelling tot grotere quasars, die een superzwaar zwart gat bevatten, zit er in microquasars een klein zwart gat met een massa die vergelijkbaar is met die van de zon. In 1975 ontdekten astronomen de eerste microquasar: SS 433. Zulke kleine zwarte gaten produceren snelle, hoogenergetische elektronenbundels, ook wel jets genoemd. Vooralsnog lukte het astronomen niet om de oorsprong te achterhalen van deze jets, die meerdere lichtjaren groot zijn. De structuur van microquasars lijkt namelijk opvallend anders, afhankelijk van de golflengten van licht die je gebruikt om ze te bekijken.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Als je naar SS 433 kijkt met laagenergetische straling, dan beginnen de jets dicht bij de kern van het zwarte gat en lijken ze rond te draaien als een tol. Als je daarentegen kijkt met röntgenstraling, of met straling die nog hoger is in energie zoals gammastraling, dan lijken de straalstromen ver weg van het zwarte gat te ontstaan. Tot voor kort was het astronomen alleen gelukt om vage foto’s van microquasars te maken met gammastralingtelescopen.
Botsende deeltjes
Nu hebben astrofysicus Laura Olivera-Nieto van het Max Planck-Instituut voor Kernfysica in Duitsland en haar collega’s de gammastraling van de jets bekeken met de High Energy Stereoscopic System (HESS) telescopen in Namibië. Ze ontdekten dat de hoogenergetische structuur van de straalstromen over kleine afstanden verandert. Dat suggereert dat de straling ontstaat door elektronen die tegen een soort barrière botsen en worden versneld. Het onderzoek verscheen recent in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
Mogelijk vindt dit proces ook plaats met zwaardere deeltjes, zoals atoomkernen. In dat geval zou een microquasar dichter bij de aarde de mysterieuze kosmische straling met hoge energie kunnen verklaren die we af en toe tegen onze atmosfeer zien botsen. Maar tot nog toe kan het team alleen met zekerheid zeggen dat elektronen versneld worden.
Hoge energiewaarden
‘De manier waarop deze kleine zwarte gaten deeltjes versnellen is erg opmerkelijk als je het vergelijkt met deeltjesversnellers op aarde. Deeltjesversnellers zijn enorme, zeer complexe machines en hebben moeite om de hoogste energiewaarden te bereiken die we in het heelal waarnemen. Deze kleine zwarte gaten kunnen die hoge energiewaarden op de een of andere manier probleemloos bereiken’, zegt Olivera-Nieto.
‘Dit herinnert ons op een prachtige manier aan de invloed van zwarte gaten ver buiten hun waarnemingshorizon’, zegt astrofysicus Katherine Blundell van de Universiteit van Oxford in het Verenigd Koninkrijk. Het is mogelijk dat ook zwaardere deeltjes versneld worden, en zo hoogenergetische kosmische straling produceren. Er zijn zorgvuldige berekeningen en waarnemingen nodig om dit te bevestigen, zegt ze.
