Een internationaal team van astronomen, onder wie Peter Jonker van SRON en de Radboud Universiteit, heeft een zwart gat ontdekt wiens rotatie-as ruim veertig graden uit het lood staat ten opzichte van zijn baan om een ster. De vondst stelt theoretici voor de uitdaging om hun modellen over de vorming van zwarte gaten te herzien. Publicatie in Science.

De waarneming is de eerste betrouwbare meting die een groot contrast laat zien met de normale situatie waarin de rotatie-as van een zwart gat loodrecht staat op het vlak waarin het betreffende dubbelsysteem draait. Het gaat hier om het zwart gat-ster systeem genaamd MAXI J1820+070. Meestal draait het zwaarste hemellichaam in een stersysteem in vrijwel dezelfde richting als de objecten eromheen. De rotatie-as van onze Zon helt bijvoorbeeld slechts zeven graden opzij ten opzichte van de planeetbanen.

De onderzoekers konden de oriëntatie van de rotatie-as meten doordat zwarte gaten langs diezelfde richting radiostraling uitzenden. Die zogenoemde jets stuiten op hun weg door de ruimte op gas en stof, zodat ze zichtbaar worden voor onze telescopen. Hetzelfde principe wordt gebruikt tijdens een lasershow door met rook de lasers zichtbaar te maken.

Om de hoek te bepalen waaronder de begeleidende ster om het zwarte gat draait ten opzichte van diens rotatie-as, moest het team twee parameters bepalen. Ten eerste keken ze naar de beweging van de ster aan de hemel. En om die tweedimensionale informatie om te zetten naar drie dimensies, moesten ze bepalen hoe het systeem gedraaid stond ten opzichte van de kijkrichting vanaf de Aarde. Daarvoor keek het team naar de polarisatie van het licht.

De astronomen publiceren hun bevindingen op 25 februari in Science, onder wie Peter Jonker (SRON/Radboud), die verrast was door wat hij zag. ‘Röntgensignalen uit de binnenste delen van de accretieschijf rond een zwart gat worden altijd gemodelleerd door er vanuit te gaan dat de schijf loodrecht op de draai-as van het zwarte gat staat. Uit die modellen schatten wetenschappers steeds de draaisnelheid van een zwart gat. Die schattingen blijken nu dus niet meer zo nauwkeurig als we dachten.’

Onderschrift header image: Artist impression van het zwarte gat-ster systeem MAXI J1820+070. Het zwarte puntje in het midden van de accretieschijf (paars) stelt het zwarte gat voor. De oriëntatie van zijn rotatie-as is te zien aan de richting van de jets die vanuit beide polen de ruimte in worden gestuurd. Meestal staat die loodrecht op het vlak van de baan van de ster (oranje bol) en daarmee samenhangend de accretieschijf. In dit geval staat hij ruim 40 graden uit het lood.

Publicatie

Juri Poutanen, Alexandra Veledina, Andrei V. Berdyugin, Svetlana V. Berdyugina, Helen Jermak, Peter G. Jonker, Jari J. E. Kajava, Ilia A. Kosenkov, Vadim Kravtsov, Vilppu Piirola, Manisha Shrestha, Manuel A. P. Torres, Sergey S. Tsygankov, ‘Black hole spin–orbit misalignment in the x-ray binary MAXI J1820+070’, Science