Stellair overblijfsel toont oorsprong van radioactieve moleculen

 

Radioactieve moleculen in het overblijfsel van een stellaire botsing. Credit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kami?ski; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Astronomen die gebruik maken van ALMA en NOEMA hebben voor het eerst met zekerheid een radioactief molecuul in de interstellaire ruimte gedetecteerd. Het radioactieve deel van het molecuul is een isotoop van aluminium. De waarnemingen laten zien dat de isotoop na de botsing tussen twee sterren, waarbij een restant achterbleef dat CK Vulpeculae wordt genoemd, over de ruimte is verspreid. Dit is de eerste keer dat dit element rechtstreeks is aangetoond bij een specifiek object. Van deze isotoop is eerder wel al gammastraling gedetecteerd, maar de exacte oorsprong daarvan was onbekend.

Een onderzoeksteam onder leiding van Tomasz Kaminski (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS) heeft de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de NOrthern Extended Millimeter Array(NOEMA) gebruikt om een bron van de radioactieve isotoop aluminium-26 op te sporen. De bron, bekend als CK Vulpeculae, werd voor het eerst opgemerkt in 1670 en vertoonde zich zich toentertijd als een heldere, rode ‘nieuwe ster’. Nadat hij aanvankelijk waarneembaar was met het blote oog, werd deze ster snel zwakker. Inmiddels hebben astronomen krachtige telescopen nodig om de overblijfselen van deze samensmelting van sterren te kunnen zien. Ze bestaan uit een zwakke centrale ster, omringd door een krans van gloeiend materiaal dat er van wegstroomt.

Artist impression van de botsing van twee sterren. Credit:NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

348 jaar na dato hebben waarnemingen van het overblijfsel van deze explosieve gebeurtenis geleid tot de overtuigende detectie van een duidelijke signatuur van een radioactieve versie van aluminium, die aluminium-26 wordt genoemd. Dit is het eerste instabiele radioactieve molecuul dat met zekerheid buiten ons zonnestelsel is gedetecteerd. Instabiele isotopen hebben een overschot aan nucleaire energie en vervallen uiteindelijk tot een stabiele vorm.
‘Deze eerste waarneming van deze isotoop in een sterachtig object is ook belangrijk in de bredere context van de chemische evolutie van onze Melkweg’, merkt Kaminski op. ‘Het is voor het eerst dat een actieve producent van de radioactieve nuclide aluminium-26 rechtstreeks is geïdentificeerd.’

De positie van Nova Vul 1670 in het sterrenbeeld Vulpeculae. Credit:ESO, IAU, and Sky & Telescope

Kaminski en zijn team ontdekten de unieke spectrale signatuur van moleculen bestaande uit aluminium-26 en fluor (26AlF) in het puin rond CK Vulpeculae, dat ongeveer 2000 lichtjaar van de aarde verwijderd is. Via een proces dat rotatieovergang wordt genoemd, zenden deze in de ruimte ronddraaiende en tuimelende moleculen karakteristieke straling op millimeter-golflengten uit. Astronomen gebruiken deze eigenschap om allerlei moleculen in de interstellaire ruimte te kunnen aantonen [1]De karakteristieke ‘vingerafdrukken’ van een molecuul worden doorgaans bij laboratoriumexperimenten vastgesteld. In het geval van 26AlF is het niet zo gegaan, omdat aluminium-26 niet voorkomt op … Continue reading. De waarneming van deze specifieke isotoop geeft nieuw inzicht in het samensmeltingsproces waarbij CK Vulpeculae is ontstaan. Ze toont ook aan dat de diepe, dichte, binnenste lagen van een ster, waar zware elementen en radioactieve isotopen worden geproduceerd, kunnen worden omgewoeld en bij botsingen tussen sterren de ruimte in worden geblazen.

Overzichtsfoto van de hemel rond Nova Vul 1670. Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

‘We zien hier de ingewanden van een ster die drie eeuwen geleden door een botsing uit elkaar is gerukt’, vat Kaminski samen.
De astronomen hebben ook vastgesteld dat de twee sterren die samensmolten een relatief lage massa hadden. Een van beide was een rode reuzenster met een massa die ergens tussen de 0,8 en 2,5 zonsmassa lag.
Het radioactieve aluminium-26 vervalt tot een stabiele nuclide, en daarbij verandert een van de protonen in de kern in een neutron. Bij dit proces wordt een foton met zeer hoge energie uitgezonden, dat we waarnemen als gammastraling [2].Aluminium-26 heeft 13 protonen en 13 neutronen in zijn kern – één neutron minder dan de stabiele isotoop, aluminium-27. Wanneer aluminium-26 vervalt, verandert het in magnesium-26, een heel … Continue reading . Eerdere detecties van gammastraling hebben uitgewezen dat er ongeveer twee zonsmassa’s aan aluminium-26 aanwezig is in onze Melkweg, maar door welk proces deze radioactieve atomen werden geproduceerd was onbekend. Bovendien was, vanwege de manier waarop gammastraling wordt gedetecteerd, ook hun precieze oorsprong grotendeels onbekend. Met deze nieuwe metingen hebben astronomen voor het eerst met zekerheid een instabiele radio-isotoop gedetecteerd in een molecuul buiten ons zonnestelsel.
Tegelijkertijd is het team echter tot de conclusie gekomen dat de productie van aluminium-26 door objecten als CK Vulpeculae waarschijnlijk niet de belangrijkste bron van aluminium-26 in de Melkweg is. De hoeveelheid aluminium-26 in CK Vulpeculae komt ruwweg overeen met een kwart van de massa van Pluto. Omdat gebeurtenissen van dit type zo zeldzaam zijn, is het hoogst onwaarschijnlijk dat zij de enige producenten van deze isotoop in de Melkweg zijn. De zoektocht naar deze radioactieve moleculen gaat dus door. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan CK Vulpeculae. Bron: ESO.

References[+]

References
1 De karakteristieke ‘vingerafdrukken’ van een molecuul worden doorgaans bij laboratoriumexperimenten vastgesteld. In het geval van 26AlF is het niet zo gegaan, omdat aluminium-26 niet voorkomt op aarde. Laboratorium-astrofysici van de Universiteit van Kassel in Duitsland hebben daarom de vingerafdrukken van stabiele en alom aanwezige 27AlF-moleculen gebruikt om nauwkeurige gegevens voor het zeldzame 26AlF-molecuul af te leiden.
2
.Aluminium-26 heeft 13 protonen en 13 neutronen in zijn kern – één neutron minder dan de stabiele isotoop, aluminium-27. Wanneer aluminium-26 vervalt, verandert het in magnesium-26, een heel ander element.

Zo ziet een totale maansverduistering er uit gezien vanaf de maan

Credit: NASA’s Scientific Visualization Studio

Vrijdagavond konden we in heel Nederland vanaf 21.30 uur de totale maansverduistering zien, voor zover bewolking niet in de weg zat. Bij zo’n totale maansverduistering schuift de aarde precies tussen de zon en de maan in en komt de maan in de schaduw van de aarde terecht. Stel dat je op dat moment op de maan zou zijn – in je fantasie moet dat vast wel lukken – dan zou je getuige zijn van een… totale zonsverduistering! Om daar een voorstelling van te maken heeft de NASA, enkele jaren geleden alweer, deze visualisatie gemaakt van zo’n verduistering. De NASA deed dat ter gelegenheid van de totale maansverduistering van 15 april 2014, die toen in Noord- en Zuid-Amerika zichtbaar was – die continenten zie je dan ook aan deed nachtzijde van de aarde. Een leuke video.

Bron: NASA.

Röntgen-polarimeter toont verdeling van materie rond zwart gat Cygnus X-1

Impressie van Cynus X-1 en zijn begeleider. Credit: NASA, ESA, Martin Kornmesser

Van het stellaire zwarte gat Cygnus X-1, het allereerste zwart gat in de geschiedenis dat als zodanig door sterrenkundigen geïdentificeerd werd, zijn sterrenkundigen er onlangs in geslaagd om de vorm van de materie rondom het zwarte gat te bepalen. Cygnus X-1 maakt deel uit van een röntgendubbelster in het sterrenbeeld Zwaan en het zwarte gat is naar schatting bijna negen keer zo zwaar als de zon. Het zwarte gat zelf is niet zichtbaar, maar de materie buiten de waarnemingshorizon, die in verhitte toestand röntgenstraling uitzendt, is wel zichtbaar. Met een zogeheten röntgen-polarimeter hangend aan een ballon genaamd PoGO+ kon men hoog in de lucht de polarisatie van het röntgenlicht van de materie rondom Cygnus X-1 meten. Daarmee kon men bepalen hoe de geometrie van de materie rond Cygnus X-1 is, de verdeling van de materie. Daarover bestaan er twee modellen:

CREDIT: Fumiya Imazato, Hiroshima University

In het ene model, het lantaarnpaal-model geheten, heeft het zwart gat een compacte corona, da’s de plek waarvandaan ‘ie zeer energierijke deeltjes de ruimte in schiet. In de afbeelding hierboven zien je ‘m links, de rode bal. In dat model buigen de fotonen vanuit de corona sterk af naar de accretieschijf, de blauwe schijf in de afbeelding, hetgeen resulteert in meer gereflecteerd licht. In het andere model, het ‘uitgebreide model’ is de corona groter en meer verspreid, het gereflecteerde licht van de schijf is hier kleiner. In een vorige maand in Nature Astronomy gepubliceerd vakartikel komt het team van sterrenkundigen tot de conclusie dat Cygnus X-1 het beste past bij het uitgebreide model. Bron: HUSCF.

3 maal M is scheepsrecht: Molen, Maan, Mars (korte time-lapse)

Afgelopen vrijdagavond hebben veel mensen – dankzij de berichten in de pers – massaal naar de bloedmaan gekeken. Met wisselende resultaten overigens doordat er vanuit het zuidwesten bewolking in aantocht was. Bij deze wil ik mijn bescheiden bijdrage aan Astroblogs over de maansverduistering toedoen.

Molen, Maan, Mars in de polder van de Alblasserwaard

In de Alblasserwaard had ik samen met mijn zoon en schoondochter een plekje met leuk uitzicht van een molen aan de horizon gekozen in de hoop dat de maan vlak achter de molen aan de horizon op zou komen. Met en telelens zou dat een mooi plaatje zijn. Maar dat pakte anders uit. De maan werd door de lichte sluierwolken pas zichtbaar toen deze veel verder boven de horizon stond. Met een telelens inzoomen had geen zin meer. Maar het heeft uiteindelijk toch nog een paar leuke plaatjes opgeleverd en toen de bewolking dikker werd en de maansverduistering op het einde was, konden we tevreden naar huis. ‘Missie geslaagd’.

Van de foto’s die ik kon maken heb ik een korte timelapse gemaakt dat hieronder te zien is.

https://www.youtube.com/watch?v=

Wat er mis ging bij de lancering van DARE’s Stratos III

Bij de lancering van de Stratos III afgelopen donderdag 26 juli om half vier in de ochtend explodeerde de raket na 20 seconden in de vlucht. Onder andere de wind en problemen met druksensoren zorgden ervoor dat een tweetal Jaren moeizaam geploeter letterlijk in rook en puin opging. Lees verder

Ruimtevaart start-up LeoLabs traceert ruimtepuin en satellieten

LeoLabs, een ruimtevaart start-up uit Silicon Valley gespecialiseerd in het in kaart brengen van objecten, sondes en ruimtepuin, in de lage aarde baan (Low Earth Orbit of LEO), kondigde afgelopen 26 juli aan rond de 13 miljoen US dollar opgehaald te hebben voor nieuwe investeringen die met name buiten de Verenigde Staten gedaan zullen worden. Lees verder

Rio 2.0, een upgrade van de schaal voor classificatie van ‘buitenaardse’ signalen

Er is door een groep astronomen een voorstel ingediend voor een nieuw ‘Richter’ type schaal om wetenschappers in staat te stellen interessante signalen te beoordelen die worden waargenomen in zoekopdrachten naar buitenaardse intelligentie en die, net als de Richter schaal voor aardbevingen, het signaal classificeert naar ernst op een schaal van 0 tot 10. Lees verder

Op expeditie naar de Bloedmaan


Gisteravond was ik met collega-Astroblogger Jan Brandt, z’n schoonvader met vriendin en een clubje fanatieke eendenrijders in de Dordtse Biesbosch om daar de Bloedmaan, die de laatste week veel in het nieuws was, te bewonderen. De totale maansverduistering – de langste van deze eeuw – trok heel vele belangstelling en dat leidde er onder andere toe dat zich in de Kop van het Land in Dordrecht honderden mensen hadden verzameld om aldaar de eclips te aanschouwen. Wij hadden het met z’n zevenen, later kwam daar nog André Kuipers (!) [1]Jawel. Er zijn meer mensen die zo heten. 😀 bij, een stuk rustiger op dat landweggetje. Afijn, we waren daar om een uur of negen, om half tien zou de maan opkomen, op het moment dat ‘ie al totaal verduisterd was. Maar op het lang verwachte moment, toen de zon in het westen onderging – de zon die afgelopen weken alles en iedereen weg brandde en die een tropische hittegolf had veroorzaakt – was er totaal niets te zien, alleen bewolking aan de horizon. En dat bleef lange tijd zo, ondanks intensief turen met verrekijker en Jan z’n Zeeuws Klein Meisje naar den einder. Om 22.20 uur was er een leuke onderbreking van het turen, want het ISS kwam over, zo’n beetje recht boven ons hoofd. Dat leverde onder andere dit plaatje op met Jan z’n besteleend als aardse decoratie.

Jan was in staat om het ISS met z’n ZKM te volgen en hij kon duidelijk de zonnepanelen van het ruimtestation zien. Maar ondertussen nog geen maan te zien, die rond 22.22 uur het maximum van de totaliteit had, dus dat hadden we al gemist. We wisten dat Mars iets onder de maan zou staan, maar ja als je de maan door de bewolking niet kon zien dan zou je Mars helemaal kunnen vergeten…. toch? Niets was minder waar, want om 22.45 uur zagen we laag aan de horizon een rood puntje oplichten, Mars! Dus de rode planeet zagen we wel, maar de maan er boven niet? Nou ja, op zich was het niet zo verrassend. De maan was per slot van rekening nog steeds verduisterd en zijn licht werd over een groot oppervlak verspreid, Mars z’n licht was een puntbron en dat kwam wel door de sluierbewolking heen. Maar met Mars in het vizier was het wel makkelijk zoeken naar de maan en met mijn Olympus spiegelreflex kreeg ik ze beiden snel te pakken, belichtingstijd 15″.

Bovenaan de rode bloedmaan, onderaan Mars

Op het moment dat ik deze foto nam was de maan visueel nog niet te zien, maar na een minuut of tien kwam ‘ie eindelijk als een vage rode vlek aan de hemel tevoorschijn. Collega-Astroblogger Paul Bakker zat op het zelfde moment vanuit Drenthe naar de bloedmaan te turen en die kon ‘m vanaf de Exloerweg in Valthe als volgt vastleggen, óók samen met Mars.

Jan had z’n Canon 1000D met een 500mm F8 Maksutov zoomlens (Russische makelij!) bij zich en daarmee wist hij deze foto van de maan tijdens de totaliteit gemaakt, bij ISO 1600 en 3,2s belichtingstijd.

Paul mailde mij over zijn belevenissen in het Drenthse Valthe: In ieder geval in het noordoosten van het land waren de omstandigheden uitstekend om de maansverduistering van afgelopen vrijdagavond waar te nemen. Wie meteen om half tien op zoek ging naar de bloedmaan moest wel geduld hebben. We hadden post gevat aan de Exloërweg in Valthe op een plek met vrij uitzicht naar het zuid-oosten. Steeds meer buurtgenoten kwamen nieuwsgierig kijken. Gewapend met een flinke verrekijker en een kleine telescoop met camera speurden we de horizon af. De verduisterde maan was in de schemering niet meteen zichtbaar. Zo rond kwart over tien was een flauw schijnsel te zien. Dat leek teleurstellend. Maar naarmate het donkerder werd, werd het schouwspel steeds mooier. Mars was als een heldere rode ster ook mooi te zien, rechtsonder de maan. Bloedrood was de maan niet, eerder mooi oranje getint. Vooral het beeld door de verrekijker was prachtig! Iedereen ging tevreden naar huis en de maan kreeg zijn normale gedaante langzamerhand weer terug. Zijn foto van de maan in de fase van totaliteit was deze:

Om 23.13 uur kwam de maan voor het eerst uit de kernschaduw van de aarde en was de totaliteit te einde. Aan de linkerzijde van de maan kwam het gereflecteerde zonlicht weer tevoorschijn. Het werd echter snel bewolkter en van de maan was op een gegeven moment niets meer te zien. Jan kon dit plaatje van de maan ná de totaliteit tevoorschijn toveren:

Afijn, de avond leek in eerste instantie uit te gaan als een bloedrode nachtkaars, maar toen Mars en de maan eenmaal zichtbaar waren werd het toch nog een leuk astronomisch feestje. [Update 14.45 uur] Lezer Tom heeft mij per mail nog een serie foto’s gestuurd, die hij gisteravond gemaakt heeft van het astronomische schouwspel. Ik heb er twee uitgehaald en in een compositie gezet, eentje tijdens de totaliteit en eentje erna, toen de maan links weer begon op te lichten. Beide zijn 1/250s belicht. Tom, bedankt en een mooie serie hoor!

 

References[+]

References
1 Jawel. Er zijn meer mensen die zo heten. 😀

Astronomen in Amsterdam en Leiden ontvangen ERC-startersbeurs van 1,5 miljoen

 

Jayne Birkby en Reinout van Weeren. 
Beeldcredit: Dirk Gillissen/AAS/NOVA

De European Research Council (ERC) heeft aan de astronomen Jayne Birkby (UvA) en Reinout van Weeren (UL) een Starting Grant toegekend. Deze persoonsgebonden subsidie bedraagt per project ongeveer 1,5 miljoen euro. Het biedt talentvolle jonge wetenschappers de kans hun eigen onderzoeksteam op te zetten of uit te breiden, en aan de slag te gaan met baanbrekende ideeën.

Het project van Jayne Birkby aan het Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde heet exoZoo. Het richt zich op het onderzoek aan de atmosferen van exoplaneten, werelden rond andere sterren dan onze eigen zon. Birkby wil begrijpen hoe de variëteit aan planeten die is gevonden rond andere sterren is ontstaan. Daartoe zal zij onder meer spectroscopische waarnemingen doen aan en opnamen maken van planeetatmosferen en wil ze het zwakke licht bestuderen dat deze planeten reflecteren. Dat laatste is belangrijk als voorbereiding voor de toekomstige European Large Telescope in Chili, die de jacht opent op signaturen van leven in de atmosferen van exoplaneten rond nabije sterren, om uiteindelijk de vraag te beantwoorden: zijn wij alleen in het heelal?

In het onderzoek van Reinout van Weeren aan de Sterrewacht Leiden zal het project ClusterWeb centraal staan. Van Weeren gaat de mogelijkheden van de radiotelescoop LOFAR benutten om de vorming en evolutie van clusters van sterrenstelsels te onderzoeken en het kosmische web waarin ze zich bevinden. Het doel is om ultra-hoge-resolutiebeelden te maken van clusters op lage radiofrequenties. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de internationale stations van de LOFAR-telescoop, die vanuit het noordoosten van Nederland uitwaaiert over andere delen van Europa. Deze waarnemingen geven informatie over de invloed van superzware zwarte gaten op de vorming en evolutie van clusters. Bron: Astronomie.nl.

Eerste geslaagde test van Einsteins algemene relativiteitstheorie bij superzwaar zwart gat

Artist’s impression van S2 terwijl deze het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg passeert. Credit:ESO/M. Kornmesser

Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope hebben voor het eerst de effecten laten zien op de beweging van een ster die door het extreem sterke zwaartekrachtveld in de buurt van het superzware zwarte gat in het centrum van Melkweg gaat, zoals die zijn voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Dit lang gezochte resultaat vormt de bekroning van een 26 jaar durende waarnemingscampagne met de telescopen van ESO in Chili. Hier is het vakartikel over de waarnemingen.

Het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat ligt op 26.000 lichtjaar van de aarde in het stofrijke centrum van de Melkweg. Dit zwaartekrachtsmonster, dat vier miljoen keer zoveel massa heeft als de zon, is omringd door een kleine groep sterren die er met hoge snelheid omheen cirkelen. Deze extreme omgeving – het sterkste zwaartekrachtveld in onze Melkweg – is de perfecte plek voor zwaartekrachtsonderzoek, en met name de toetsing van Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Artist’s impression van S2 terwijl deze het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg passeert – met tekst Credit:ESO/M. Kornmesser

Nieuwe infraroodwaarnemingen met de uiterst gevoelige instrumenten GRAVITY [1]GRAVITY is ontwikkeld door een samenwerkingsverband van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Duitsland), LESIA van het Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. … Continue reading , SINFONI en NACO van ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben astronomen nu in staat gesteld om een van deze sterren, S2 geheten, te volgen terwijl deze het zwarte gat in mei 2018 heel dicht naderde. Tijdens de dichtste nadering was de ster minder dan 20 miljard kilometer van het zwarte gat verwijderd en had hij een snelheid van meer dan 25 miljoen kilometer per uur – bijna drie procent van de lichtsnelheid [2]S2 doorloopt een zeer excentrische baan en nadert het zwarte gat eens in de 16 jaar tot op minder dan twintig miljard kilometer – 120 keer de afstand zon-aarde of ongeveer vier keer de afstand … Continue reading .

Baandiagram van S2 bij het zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Credit:ESO/MPE/GRAVITY Collaboration

Het team heeft de positie- en snelheidsmetingen van respectievelijk GRAVITY en SINFONI, samen met eerdere waarnemingen van S2 met behulp van andere instrumenten, vergeleken met de voorspellingen van de newtoniaanse zwaartekracht, de algemene relativiteitstheorie en andere zwaartekrachtstheorieën. De nieuwe resultaten botsen met de newtoniaanse voorspellingen, maar zijn in uitstekende overeenstemming met de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie.

De banen van sterren rond het zwarte gat in het hart van de Melkweg. Credit:ESO/L. Calçada/spaceengine.org

De uiterst precieze metingen werden uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van Reinhard Genzel van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik(MPE) in Garching, Duitsland, in samenwerking met medewerkers van het Observatoire de Paris, de Université Grenoble Alpes, CNRS, het Max-Planck-Institut für Astronomie,de Universität zu Köln, het Portugese Centro de Astrofysica e Gravitação (CENTRA) en ESO.De waarnemingen vormen de bekroning van een 26 jaar lange reeks van steeds nauwkeurigere waarnemingen van het centrum van de Melkweg met behulp van ESO-instrumenten [3]Waarnemingen van het centrum van de Melkweg moeten worden gedaan op langere golflengten (in dit geval infrarood), omdat dichte stofwolken dit gebied op visuele golflengten aan het zicht onttrekken. .

De dagelijkse beweging van de ster S2, zoals gezien met GRAVITY. Credit:ESO/MPE/GRAVITY Collaboration

‘Dit is de tweede keer dat we de dichte passage van S2 langs het zwarte gat in ons galactische centrum hebben waargenomen. Maar dankzij verbeterde instrumentatie konden we de ster dit keer met ongekende resolutie waarnemen’, legt Genzel uit. ‘We hebben ons de afgelopen jaren intensief voorbereid op deze gebeurtenis, omdat we deze unieke kans om algemeen-relativistische effecten te observeren optimaal wilden benutten.’

De nieuwe metingen laten duidelijk een effect zien dat gravitationele roodverschuiving wordt genoemd. Licht van de ster wordt uitgerekt tot langere golflengten door het zeer sterke zwaartekrachtveld van het zwarte gat. En de verandering in de golflengte van het licht van S2 komt precies overeen met wat wordt voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Dit is de eerste keer dat deze afwijking van de voorspellingen van de eenvoudigere zwaartekrachtstheorie van Newton is waargenomen in de beweging van een ster die rond een superzwaar zwart gat draait.

Het team gebruikte SINFONI om de snelheid te meten waarmee S2 naar de aarde toen en van de aarde weg bewoog. Het GRAVITY-instrument in de VLT Interferometer (VLTI) deed buitengewoon nauwkeurige metingen van de veranderende positie van S2, om zo de vorm van diens omloopbaan te bepalen. GRAVITY maakt zulke scherpe beelden dat het kan laten zien hoe de ster zich in de buurt van het zwarte gat van nacht tot nacht verplaatst. En dat op 26.000 lichtjaar van de aarde.

‘Onze eerste waarnemingen van S2 met GRAVITY, ongeveer twee jaar geleden, toonden al aan dat het zwarte gat een ideaal onderzoekslaboratorium was,’ voegt Frank Eisenhauer (MPE), hoofdonderzoeker van GRAVITY en de SINFONI-spectrograaf daaraan toe. ‘Tijdens de dichte passage konden we op de meeste opnamen zelfs de zwakke gloed rond het zwarte gat waarnemen, waardoor we de ster precies in zijn baan konden volgen, wat uiteindelijk leidde tot de detectie van de gravitationele roodverschuiving in het spectrum van S2.’

Meer dan honderd jaar nadat hij zijn artikel publiceerde waarin hij de vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie uiteenzet, heeft Einstein opnieuw gelijk gekregen – in een veel extremer ‘laboratorium’ dan hij zich ooit heeft kunnen voorstellen!

Françoise Delplancke, hoofd van de System Engineering Department bij ESO, legt het belang van de waarnemingen uit: ‘Hier in het zonnestelsel kunnen we de wetten van de natuurkunde alleen nu en onder bepaalde omstandigheden testen. De astronomie heeft de belangrijke taak om te controleren of deze wetten ook geldig zijn op plaatsen waar de zwaartekrachtvelden veel sterker zijn.’

Van de voortgaande waarnemingen wordt verwacht dat ze heel binnenkort een ander relativistisch effect zullen laten zien: een geringe draaiing van de baan van de ster, de zogeheten Schwarzschild-precessie, die zou optreden terwijl S2 van het zwarte gat weg beweegt.

Xavier Barcons, directeur-generaal van ESO, concludeert: ‘ESO werkt al meer dan een kwart eeuw samen met Reinhard Genzel en zijn team en medewerkers in de ESO-lidstaten. Het was een enorme uitdaging om de unieke krachtige instrumenten te ontwikkelen die nodig zijn om deze zeer delicate metingen uit te voeren en ze te implementeren in de VLT op Paranal. De ontdekking die vandaag is aangekondigd, is het spannende resultaat van een opmerkelijke samenwerking.’ Bron: ESO.

References[+]

References
1 GRAVITY is ontwikkeld door een samenwerkingsverband van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Duitsland), LESIA van het Observatoire de Paris–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot en IPAG van Université Grenoble Alpes/CNRS (Frankrijk), het Max-Planck-Institut für Astronomie (Duitsland), de Universität zu Köln (Duitsland), CENTRA-Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugal) en ESO.
2 S2 doorloopt een zeer excentrische baan en nadert het zwarte gat eens in de 16 jaar tot op minder dan twintig miljard kilometer – 120 keer de afstand zon-aarde of ongeveer vier keer de afstand zon-Neptunus. Deze afstand komt overeen met ongeveer 1500 keer de Schwarzschild-straalvan het zwarte gat zelf.
3 Waarnemingen van het centrum van de Melkweg moeten worden gedaan op langere golflengten (in dit geval infrarood), omdat dichte stofwolken dit gebied op visuele golflengten aan het zicht onttrekken.