Voor het eerst hebben astronomen rechtstreeks waargenomen dat een snel ronddraaiend zwart gat de omringende ruimte-tijd ‘sleept’, waardoor het meetbare periodieke oscillaties ondergaat. Dit fenomeen bevestigt een belangrijke voorspelling die Einsteins algemene relativiteitstheorie meer dan honderd jaar geleden deed.Deze doorbraak komt voort uit de langetermijnmonitoring van een getijdenverstoring waarbij een ster door een zwart gat wordt verscheurd. Het biedt een nieuw venster voor de wetenschappelijke gemeenschap om de rotatie van zwarte gaten, de structuur van accretieschijven en het vormingsmechanisme van jets te bestuderen.
Het onderzoek werd geleid door het National Astronomical Observatory van de Chinese Academie van Wetenschappen en daaraan werd deelgenomen door de Universiteit van Cardiff en andere instellingen. Het observatiedoel was de getijdenverstoring met de codenaam AT2020afhd - een ster werd uit elkaar gescheurd nadat hij in de "doodsradius" van een superzwaar zwart gat was doorgedrongen, en de overblijfselen ervan vormden een heldere accretieschijf en stootten materiaalstralen uit die de snelheid van het licht naderden. Door de röntgen- en radiosignalen te analyseren die door de gebeurtenis werden uitgezonden, ontdekte het team dat zowel de accretieschijf als de straal synchroon slingerden, met een cyclus van ongeveer 20 dagen, wat een stabiel gecoördineerd "zwaai" -ritme vertoonde.
Onderzoek wijst uit dat deze schommeling de ‘Lense-Thirring precessie’ is, voorspeld door de algemene relativiteitstheorie, ook bekend als het ‘referentieframe-drageffect’: een roterend zwart gat zal de omringende ruimte-tijd vervormen en slepen, waardoor de orbitale richting van nabijgelegen materie langzaam verandert. Voorheen concludeerden wetenschappers het bestaan van dit effect voornamelijk via indirecte methoden, maar deze keer is het de eerste keer dat een duidelijk signaal van de co-precessie van de schijf en de jet rechtstreeks is opgevangen in het disk-jet-systeem voor accretie van zwarte gaten.
In dit geval viel materiaal van de verscheurde ster snel in het zwarte gat en vormde zo een snel roterende accretieschijf die hoogenergetische jets aandreef die langs de rotatieas van het zwarte gat werden uitgestoten. Uit waarnemingen blijkt dat de schijf en de jet niet stabiel in één richting wijzen, maar als één geheel in de ruimte "knikken". Deze gecoördineerde verandering is moeilijk te verklaren door traditionele fluctuaties in het vrijkomen van energie, maar komt in hoge mate overeen met de precessiekarakteristieken die worden veroorzaakt door het slepen van ruimte en tijd.
Cosimo Inserra van de School of Physics and Astronomy van Cardiff University, co-auteur van het artikel, zei dat deze studie het sterkste bewijs tot nu toe levert van de Lens-Tilling-precessie. "Net als een tol die draaikolken in het water voortbrengt, sleept het zwarte gat de ruimte-tijd eromheen." Hij wees erop dat, in tegenstelling tot eerdere getijdenverstoringen waarbij het radiosignaal relatief stabiel was, het radiosignaal van AT2020afhd kortetermijnveranderingen kende die niet eenvoudigweg konden worden toegeschreven aan fluctuaties in de energieproductie, waardoor de verklaring van ruimte-tijdvertraging verder werd versterkt.
Om dit effect te identificeren heeft het wetenschappelijke onderzoeksteam uitgebreid gebruik gemaakt van gegevens van meerdere telescopen, waaronder ruimtetelescopen in de röntgenband en radiowaarnemingen van de op de grond gestationeerde Karl Jansky Very Large Antenna Array (VLA), terwijl ze een gedetailleerde analyse uitvoerden van het elektromagnetische spectrum van de gebeurtenis. Spectrale studies helpen wetenschappers de samenstelling en structuur van het geaccumuleerde materiaal te verduidelijken, waardoor ze in theoretische modellen testen of de geometrische configuratie en het dynamische gedrag van het disk-jet-systeem consistent zijn met de voorspellingen van frame drag.
De onderzoekers benadrukten dat deze ontdekking niet alleen opnieuw de geldigheid van de algemene relativiteitstheorie in extreme zwaartekrachtomgevingen verifieert, maar ook nieuwe hulpmiddelen biedt voor het meten van de spin van zwarte gaten, het begrijpen hoe materie in zwarte gaten valt en hoe hoogenergetische jets worden gevormd. Er wordt verwacht dat getijverstoringsgebeurtenissen zoals AT2020afhd in de toekomst natuurlijke laboratoria zullen worden voor het systematisch detecteren van de ‘ruimte-tijd vortex’ van zwarte gaten, waardoor mensen de ware verschijning van de meest extreme hemellichamen in het universum verder kunnen beschrijven.
Relevante resultaten zijn op 10 december 2025 gepubliceerd in het tijdschrift "Science Advances". Het artikel is getiteld "Detection of disk-jet coprecession in a tidal disrupt event" (Detection of disk-jet coprecession in a tidal disrupt event). Het onderzoeksteam is van mening dat met de nieuwe generatie multiband hemelonderzoeken en hooggevoelige telescopen die in gebruik worden genomen, van mensen wordt verwacht dat ze vergelijkbare signalen opvangen bij meer getijdenverstoringen en systematisch de 'zwaartekrachtvortex' van zwarte gaten die ruimte en tijd voortslepen, in beeld brengen.
Samengesteld uit /ScitechDaily