16 juli 2024

Nieuw onderzoek aan ’turbulent’ zwart gat en oorsprong elementen in het heelal

De ruimtetelescoop XMM-Newton, die al meer dan 12,5 jaar waarnemingen doet. Credit: ESA/CNES

Astronomen van ruimteonderzoeksinstituut SRON hebben vier weken waarneemtijd gekregen op de Europese röntgentelescoop XMM-Newton (ESA) om een zwart gat en de oorsprong van chemische elementen in het heelal te bestuderen. Dat de sterrenkundigen zoveel waarneemtijd krijgen op dit werkpaard van de röntgenastronomie is bijzonder. Door de grote belangstelling wordt maar een op de zeven verzoeken voor waarneemtijd op XMM-Newton gehonoreerd. Met de gegevens hopen de SRON-astronomen meer te weten te komen over wat er in de directe omgeving van een zeer zwaar zwart gat gebeurt. Ook willen ze meer weten over hoe het heelal is verrijkt met zware elementen. De ontstaansgeschiedenis van chemische elementen als zuurstof, silicium en ijzer is interessant, omdat ze de bouwstenen zijn van planeten en van het leven op aarde. De meeste van deze zwaardere elementen zijn in de loop van de ontwikkeling van het heelal gevormd in supernova-explosies: sterren die op spectaculaire wijze ontploffen.

Elf clusters

Samengestelde foto van twee clusters, in zichtbaar licht en rontgenstraling (weergegeven als rood/geel). Credit: ESA/XMM-Newton/EPIC/ESO (J. Dietrich)/SRON (N. Werner)/MPE (A. Finoguenov)

Het grootste deel van de waarneemtijd, in totaal ongeveer drie weken, wordt XMM-Newton gericht op elf clusters van melkwegstelsels. Clusters van melkwegstelsels bestaan uit honderden melkwegstelsels die elk weer honderden miljarden sterren bevatten. SRON-onderzoeker Jelle de Plaa: “Het doel is de concentraties te bepalen van de chemische elementen in het zeer ijle en hete gas van deze clusters, waarin de melkwegstelsels zijn ingebed. Dit gas zendt röntgenstraling uit. XMM-Newton kan die straling nauwkeurig uiteenrafelen in verschillende golflengten, waardoor we kunnen afleiden uit welke elementen het gas bestaat. Die concentraties vertellen ons meer over de oorsprong van de elementen. Ze werpen ook nieuw licht op de eigenschappen van de geëxplodeerde sterren die verantwoordelijk zijn voor de productie ervan, en op hoe de explosie bij bepaalde typen supernova’s in zijn werk gaat.”

Turbulent zwart gat

Rondom het zwarte gat in NGC 5548 bevindt zich een draaiende en kolkende ring van stof en heet gas. De binnenrand van de ring wordt deels door de sterke straling weggeblazen en vormt zo wind. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Behalve op de bovengenoemde clusters wordt XMM-Newton in totaal ook nog een week gericht op het zware zwarte gat in melkwegstelsel NGC 5548. Deze waarnemingen vormen de kern van een waarneemcampagne waaraan ook de ruimtetelescopen Hubble, Swift en wellicht Suzaku meedoen. Aan de hand van de nieuwe gegevens kunnen sterrenkundigen de uitstroom van gas in de directe omgeving van het zwarte gat nauwkeurig bestuderen. In tegenstelling tot wat veel mensen denken wordt niet alle materie rond een zwart gat opgeslokt. Op de reis naar binnen zendt het gas grote hoeveelheden röntgen- en ultraviolette straling uit. Deze straling kan zo sterk zijn dat een deel van het binnenstromende gas wordt omgeleid. Dit veroorzaakt winden die zich met een snelheid van vele honderden kilometers per seconde van het zwarte gat af bewegen. SRON-onderzoeker Jelle Kaastra: “Rondom het zwarte gat in NGC 5548 bevindt zich een draaiende en kolkende ring van stof en heet gas. De binnenrand van de ring wordt deels door de sterke straling weggeblazen en vormt zo wind. Doordat de hoeveelheid straling sterk varieert, veranderen de eigenschappen van die wind voortdurend. Door regelmatig met verschillende telescopen tegelijkertijd naar dit object te kijken, hopen we te ontdekken hoe die wind precies in elkaar zit.” Het onderzoek aan NGC 5548 is een vervolg op de succesvolle waarnemingen aan het zwarte gat in Markarian 509 in 2011, die voor het eerst een paar bijzondere eigenschappen van een ’turbulent’ zwart gat hebben blootgelegd. De nieuwe waarnemingen aan NGC 5548 moeten duidelijk maken in welke opzichten de directe omgeving van zwarte gaten kan verschillen. Bron: SRON.

Share

Speak Your Mind

*