21 april 2024

Japanse wetenschappers maken 3D-beeld van verre quasar

3D-quasar

Artistieke weergave van het centrale deel van een quasar. Een gasvormige schijf omringd het centrale zwarte gat. De uitstroom is gas dat vanuit de schijf naar buiten beweegt, over het gekromde raster (dat de verstoring van de ruimtetijd voorstelt) – daarnaast is ook de straalstroom zichtbaar dat vanuit de pool van het zwarte gat naar buiten blaast. De pijlen A, B, C stelt de lichtpaden voor die miljarden lichtjaren verderop versterkt zijn door de zwaartekrachtlens. Credit: Shinshu University and the National Astronomical Observatory of Japan

Een Japans team van astronomen heeft gebruik gemaakt van de Subaru-telescoop om een 3D-beeld te maken van de kern van een verre quasar. Aan de hand hiervan heeft men vastgesteld dat het materiaal dat door de quasar wordt uitgestoten niet homogeen is, maar een complexe structuur heeft.

Een quasar is de heldere, actieve kern van een vergelegen sterrenstelsel. Hun helderheid wordt geacht afkomstig te zijn van een heldere schijf van materiaal rondom het centrale zwarte gat van het sterrenstelsel. Een deel van dit materiaal wordt weer uitgestoten in de vorm van straalstromen die een grote invloed hebben op de omringende interstellaire en intergalactische gebieden. Daarnaast is er ook een “horizontale uitstroom”, afkomstig van het vlak van de accretieschijf. Omdat een quasar er op grote afstand slechts uitziet als een “normale” ster, is het niet gemakkelijk om de inwendige structuur ervan te bestuderen.

Het team heeft toen gebruik gemaakt van de hogeresolutie spectrograaf van de Subaru-telescoop om de quasar SDSS J1029+2623 te bestuderen. Deze quasar bevindt zich op een afstand van 10 miljard lichtjaar van de aarde, in de richting van het sterrenbeeld Leeuw. Nu bevindt zich precies tussen J1029 en de aarde een massieve cluster van sterrenstelsels, op een afstand van 5 miljard lichtjaar. Aangezien astronomische objecten meestal erg ver weg zijn, is het moeilijk om ze vanuit verschillend perspectief te bestuderen.

Gelukkig komt Einstein ons redden! Nou ja, hij niet persoonlijk natuurlijk, maar een effect dat door hem is voorspelt: zwaartekrachtlenzen. Als een cluster van sterrenstelsels precies tussen ons en een verre quasar in staat, dan wordt het licht van de achterliggende quasar versterkt en verbogen door de zwaartekracht van de cluster. Hierdoor kunnen we een veel gedetaileerder beeld zien van de verre quasar.

zwaartekrachtlens2

Credit: Shinshu University and the National Astronomical Observatory of Japan.

Als gevolg van de zwaartekrachtlens (de cluster) wordt het beeld dat we hebben van J 1029 (de quasar) weliswaar versterkt, maar ook ernstig verstoord en geplitst in drie verschillende “echo’s”. Het team bedacht toen dat iedere echo van de quasar informatie bevat over de uitstroom van de quasar, maar dan steeds vanuit een iets andere hoek gezien.

Het team heeft toen gebruik gemaakt van de HDS-spectrograaf om de helderste echo’s (A en B) te bestuderen. Natuurlijk zal ieder absorberend obect (dat zich tussen de quasar en de aarde bevindt) zijn eigen spectraallijnen “afdrukken” in het licht van de verre quasar. Dus hoewel de meeste absorptielijnen afkomstig zijn van voorgrondobjecten zonder directe relatie met de quasar, laten sommige absorptielijnen duidelijk bewijs zien voor een uitstroomgerelateerde herkomst.

Einsteinlens quasar

Credit: Shinshu University, the National Astronomical Observatory of Japan, and Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe.

Hoewel de spectra van echo’s A en B bijna hetzelfde zijn, kennen ze een aantal subtiele verschillen. Dit ondersteunt het idee dat beide echo’s feitelijk de quasar vanuit een iets andere hoek laten zien. Als een object door één oog gezien wordt, dan lijkt het tweedimensionaal – als je het object met beide ogen ziet, dan maken je ogen er een 3D-beeld van. Iets soortgelijks heeft men nu met de observaties van de quasar gedaan.Door het bestuderen van de absorptieprofielen heeft men ontdekt dat de uitstroom van de quasar niet homogeen is, maar een complexe inwendige structuur heeft, met dichte “klonters” van gas en stof. De onderzoekers proberen nu ook echo C te bestuderen, om zo een beter beeld te vormen van de stuctuur van de uitstroom. Zo hoopt men beter te begrijpen hoe deze precies ontstaan. Bron: National Astronomical Observatory of Japan.

Share

Speak Your Mind

*