Wetenschappers hebben een doorbraak bereikt in het begrijpen van de chaotische omgeving rond zwarte gaten, met behulp van een ballontelescoop genaamd XL-Calibur. Een internationale samenwerking, waaronder onderzoekers van de Washington University in St. Louis, heeft de meest nauwkeurige metingen tot nu toe gedaan van het gepolariseerde röntgenlicht dat wordt uitgezonden nabij het zwarte gat Cygnus X-1, dat zich op 7.000 lichtjaar van de aarde bevindt. Deze gegevens bieden cruciale aanwijzingen over hoe materie in zwarte gaten valt en de enorme energie die daarbij vrijkomt.
Polarisatie en de fysica van zwarte gaten begrijpen
De sleutel tot dit nieuwe begrip ligt in het meten van de polarisatie van licht. Polarisatie verwijst naar de richting waarin lichtgolven trillen. Door deze trillingen te analyseren kunnen wetenschappers de vorm en het gedrag afleiden van het oververhitte gas en materiaal dat met geweld rond zwarte gaten draait – omstandigheden die op een andere manier onmogelijk direct waar te nemen zijn.
“Als we Cyg X-1 in de lucht proberen te vinden, zouden we op zoek zijn naar een heel klein puntje röntgenlicht”, legt Ephraim Gau uit, een afgestudeerde student die bij het onderzoek betrokken is. “Polarisatie is dus nuttig om meer te weten te komen over alles wat er rond het zwarte gat gebeurt als we geen normale foto’s vanaf de aarde kunnen maken.”
De unieke aanpak van XL-Calibur
XL-Calibur is geen traditionele telescoop. Het is een balloninstrument op grote hoogte, ontworpen om röntgenpolarisatie met ongekende nauwkeurigheid te meten. In tegenstelling tot telescopen op de grond opereert XL-Calibur boven de atmosfeer van de aarde, waardoor vervormingen worden vermeden die anders nauwkeurige metingen zouden verstoren. De laatste waarnemingen kwamen van een vlucht in juli 2024, onderweg van Zweden naar Canada.
Waarom dit ertoe doet: theorieën over zwarte gaten testen
De gegevens verzameld met Cygnus X-1 zijn cruciaal voor het testen van geavanceerde computersimulaties van de fysica van zwarte gaten. Wetenschappers kunnen nu waarnemingen uit de echte wereld vergelijken met theoretische modellen, waardoor ons begrip van deze extreme kosmische objecten wordt verfijnd. Dit gaat niet alleen over theoretische nieuwsgierigheid; het helpt ons de fundamentele wetten te begrijpen die het universum beheersen.
Toekomstige missies: de zoektocht uitbreiden
Het team is al bezig met het plannen van toekomstige missies. In 2027 zal XL-Calibur worden gelanceerd vanaf Antarctica, met als doelwit nog meer zwarte gaten en neutronensterren. Gecombineerd met gegevens van NASA-satellieten zoals IXPE denken onderzoekers dat ze binnenkort al lang bestaande vragen over de fysica van zwarte gaten kunnen oplossen.
“Gecombineerd met de gegevens van NASA-satellieten zoals IXPE, hebben we binnenkort misschien genoeg informatie om de komende jaren al lang bestaande vragen over de fysica van zwarte gaten op te lossen”, zegt Henric Krawczynski, de hoofdonderzoeker van het project.
Een wereldwijde samenwerking
XL-Calibur is het resultaat van een grootschalige internationale samenwerking, waaronder de Washington University in St. Louis, de University of New Hampshire, Osaka University, Hiroshima University, ISAS/JAXA, het KTH Royal Institute of Technology in Stockholm en Goddard Space Flight Center, samen met 13 extra onderzoeksinstituten. Deze gezamenlijke inspanning onderstreept de omvang van de wetenschappelijke onderneming die nodig is om de mysteries rond zwarte gaten te onderzoeken.
De nieuwe waarnemingen vertegenwoordigen een belangrijke stap voorwaarts in het onderzoek naar zwarte gaten en bieden ongekend inzicht in de extreme omstandigheden nabij deze kosmische kolossen. Naarmate het project vordert, beloven de gegevens verzameld door XL-Calibur een dieper inzicht in de meest raadselachtige objecten in het universum te ontsluiten
