4 juli 2020

ALMA heeft de uitstroom van reusachtige zwarte gaten onderzocht

NGC 1433

Deze detailrijke opname toont de centrale delen van het nabije actieve sterrenstelsel NGC 1433. De blauwe opname op de achtergrond, waarop vaag de centrale stofbanden van dit stelsel te zien zijn, is afkomstig van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA. De gekleurde gebieden nabij het centrum, die een duidelijke spiraalstructuur vertonen, zijn onlangs vastgelegd met de ALMA-telescoop. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes

Twee internationale teams van astronomen hebben, met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de ‘jets’ (bundels van wegstromende materie) onder de loep genomen die door de enorme zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels worden uitgestoten. Daarbij hebben zij het beste beeld verkregen van het moleculaire gas rond een nabij, rustig zwart gat . Daarnaast hebben ze een onverwachte glimp opgevangen van de bron van een krachtige jet bij een ver zwart gat.In het hart van bijna elk sterrenstelsel in het heelal, ook in onze eigen Melkweg, bevindt zich een zwart gat met een massa die kan oplopen tot enkele miljarden zonsmassa’s. In het verre verleden waren deze bizarre objecten heel actief: ze slokten enorme hoeveelheden materie op uit hun omgeving en waren oogverblindend helder. Tegelijkertijd stootten ze ook bescheiden hoeveelheid materie uit in de vorm van extreem krachtige jets. In het huidige heelal zijn de meeste superzware zwarte gaten veel minder actief dan in hun jeugd, maar de interactie tussen de jets en hun omgeving speelt nog steeds een rol bij de evolutie van sterrenstelsels.

NGC 1433 geheel

De overzichtsfoto, die het nabije actieve sterrenstelsel NGC 1433 laat zien, is gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA. De inzet toont de spiraalstructuur rond het centrum, die onlangs is vastgelegd met de ALMA-telescoop. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes

Bij twee nieuwe onderzoeken is ALMA ingezet om de jets van twee zwarte gaten op zeer verschillende afstanden te onderzoeken: die van het nabije en relatief rustige zwarte gat in het stelsel NGC 1433 en die van het zeer verre en actieve object PKS 1830-211. Hierbij is het bestaan van een verrassende spiraalstructuur in het moleculaire gas in het centrum van NGC 1433 aan het licht gebracht.Dit verklaart hoe de materie die het zwarte gat voedt naar binnen stroomt. Met de scherpe nieuwe waarnemingen van ALMA hebben we een jet van materie ontdekt die van het zwarte gat weg stroomt en zich over slechts 150 lichtjaar uitstrekt. Dit is de kleinste moleculaire uitstroom van dit type dat ooit in een extragalactisch stelsel is waargenomen. De ontdekking van deze uitstroom, die wordt meegesleept door de jet van het centrale zwarte gat, laat zien op welke wijze dergelijke jets de stervorming kunnen stilleggen en de groei van de bulge (centrale verdikking) van sterrenstelsels beïnvloeden[1].

PKS 1830-211

Deze opname van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA laat het verre actieve sterrenstelsel PKS 1830-21 zien. Dit stelsel vertoont zich als een onopvallend sterachtig object, dat nauwelijks zichtbaar is tussen de vele echte sterren op deze foto. Recente ALMA-opnamen tonen beide componenten van deze verre gravitatielens en zijn op deze montagefoto rood afgebeeld. De echte sterren op de foto staan allemaal in de Melkweg. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/I. Martí-Vidal

In PKS 1830-211 hebben astronomen ook een superzwaar zwart gat met een jet waargenomen. Maar dit exemplaar is aanzienlijk helderder en actiever, en staat veel verder weg[2]. Het valt op doordat zijn heldere licht onderweg naar de aarde een zwaar tussenliggend sterrenstelsel passeert en door het gravitatielenseffect in twee beelden is gesplitst[3]. Af en toen slokken superzware zwarte gaten plotseling een enorme hoeveelheid materie op[4], waardoor de jet in kracht toeneemt en de uitgezonden straling de allerhoogste energieën bereikt. Bij toeval heeft ALMA bij PKS 1830-211 zo’n gebeurtenis waargenomen.’De ALMA-waarneming van dit geval van ‘voedselopname’ door een zwart gat berust op een gelukkige samenloop van omstandigheden. Toen we PKS 1830-211 voor een ander doel waarnamen, viel ons op dat de beelden van de gravitatielens subtiele veranderingen in kleur en intensiteit vertoonden. Bij nadere beschouwing van dit onverwachte gedrag kwamen we tot de conclusie dat we, door een heel gelukkig toeval, getuige waren van het moment waarop de jet van het zwarte gat van verse nieuwe materie werd voorzien,’ aldus Sebastien Muller, een van onderzoekers.Het team zocht ook uit of deze heftige gebeurtenis was geregistreerd met andere telescopen en ontdekte tot ieders verrassing dat de Fermi-LAT-satelliet een heel duidelijk gammasignaal had vastgelegd. Het proces dat de toename in straling op ALMA’s lange golflengten had veroorzaakt, had het licht van de jet dus ook opgevoerd tot de hoogst mogelijke energieën[5]. Het is voor het eerst dat bij de feitelijke bron van de jet van een zwart gat zo’n duidelijk verband tussen gammastraling en submillimeter-radiostraling is vastgesteld.

Bron: European Southern Observatory

  1. Dit terugkoppelingsproces zou de verklaring kunnen zijn voor het raadselachtige verband tussen de massa van het zwarte gat in het centrum van een sterrenstelsel en de massa van de omringende bulge. Het zwarte gat verzamelt gas en wordt daardoor actiever, maar produceert vervolgens jets die het gas uit de omgeving wegblazen en de stervorming stilleggen. []
  2. PKS 1830-211 heeft een roodverschuiving van 2,5, wat betekent dat zijn licht er ongeveer 11 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Het licht dat we zien werd uitgezonden toen het heelal vijf keer zo jong was als nu. Ter vergelijking: het licht van NGC 1433 heeft er maar ongeveer 30 miljoen jaar over gedaan om de aarde te bereiken – een oogwenk naar astronomische begrippen []
  3. Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt dat lichtstralen worden afgebogen als ze een zwaar object, zoals een sterrenstelsel, passeren. Sinds 1979 zijn tal van voorbeelden van dit zogeheten gravitatielenseffect ontdekt. Deze lenswerking kan meervoudige, vervormde en versterkte beelden van achtergrondobjecten veroorzaken. []
  4. De opgeslokte materie kan bestaan uit een ster of een moleculaire gaswolk. Een voorbeeld van zo’n naar binnen vallende gaswolk is waargenomen in het centrum van de Melkweg. De opgeslokte materie kan bestaan uit een ster of een moleculaire gaswolk. Een voorbeeld van zo’n naar binnen vallende gaswolk is waargenomen in het centrum van de Melkweg []
  5. Deze energie wordt uitgezonden in de vorm van gammastraling – de meest energierijke en kortgolvige vorm van elektromagnetische straling. []

Comments

  1. Remco H. zegt

    Het blijft geweldig fascinerend om over zwarte gaten te lezen 🙂

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: