Deel van de ‘ontbrekende materie’ blijkt te zitten in galactische winden

Credit: Johannes Zabl

Over de ontbrekende materie hebben we het hier vaker gehad. Nee, het gaat dan niet om donkere materie die we niet direct kunnen zien, maar om doodgewone materie, die bestaat uit wat men ‘baryonen’ noemt, waarvan de bekendste voorbeelden de protonen en neutronen zijn. Uit waarnemingen en berekeningen blijkt dat maar liefst 80% van de baryonische materie vermist wordt, Afgelopen jaren is al een deel ervan gevonden, o.a. in de vorm van waterstofsneeuw en in het kosmische web. En nu is weer een deel van de ontbrekende materie gevonden en wel in de zogeheten galactische winden. Een internationaal team van sterrenkundigen heeft met behulp van het MUSE [1]MUSE staat voor het Multi Unit Spectroscopic Explorer instrument, een 3D spectrograaf. verbonden aan de Very Large Telescopes (VLT) van de ESO in Chili gekeken naar het sterrenstelsel genaamd Gal 1. Dat stelsel staat vlakbij een quasar, die ‘m als ware het een vuurtoren fel verlicht, zodat alles wat er in en om Gal 1 gebeurt goed te zien is. Dankzij die exta belichting was men in staat om met MUSE goed de interactie te volgen tussen het stelsel Gal 1 en z’n directe omgeving, waar zich een grote intergalactische wolk van gas en stof bevindt. In het sterrenstelsels vinden supernovae plaats en die zorgen er voor dat er materie vanuit het sterrenstelsel naar buiten stroomt in de vorm van galactische winden. Die voeden op hun beurt de wolken buiten het sterrenstelsel. De wolk bij Gal 1 bleek magnesium uit te zenden én te absorberen en daar kon men een gedetailleerde kaart van maken (hierboven, de middelste foto in blauw). Uit het onderzoek komt naar voren dat maar liefst 80 tot 90% van de gewone, baryonische materie zich bevindt in intergalactische wolken zoals die bij Gal 1. De meeste baryonische materie zit dus buiten de sterrenstelsels, hetgeen je niet verwacht. Het gaat dan ook om zeer lichtzwakke materie, die alleen door foefjes van de natuur, zoals de verlichting door een nabije quasar, kan worden gedetecteerd. Hier is het vakartikel over het onderzoek aan Gal 1, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Science Daily.

References[+]

References
1 MUSE staat voor het Multi Unit Spectroscopic Explorer instrument, een 3D spectrograaf.

Hubble ziet een vijfvoudige quasar

Credit: ESA/Hubble & NASA, T. Treu.

Zo op het oog denk je dat je op de foto hierboven in het midden zes heldere stippen ziet. Twee in het midden en vier in de ring eromheen. Hubble heeft het kosmische tafereel gefotografeerd en wel met z’n Wide Field Camera 3 (WFC3). Nou klopt het dat je in die ring vier stippen ziet en dat zijn niet vier afzonderlijke objecten, nee het is maar één object en wel de quasar genaamd 2M1310-1714. Die staat ver achter de twee stippen in het midden, twee sterrenstelsels vlak bij elkaar die precies tussen de quasar en de aarde in staan en die met hun massa de ruimte er omheen verbuigen en die daarmee zorgen voor afbuiging én versterking van het licht van de quasar. Daardoor wordt dat beeld van de quasar in meerdere beeldjes gesplitst. Maar feitelijk zijn het niet vier beeldjes die gecreëerd zijn door de zwaartekrachtlens, nee het zijn er vijf! Dat vijfde beeld van de quasar moet je even zoeken: hij staat precies tussen de twee sterrenstelsels in het midden van de lens. Bekijk de foto in z’n grootste resolutie en je ziet dat vijfde beeldje al een vaag stipje precies tussen de twee stipjes van de sterrenstelsels. Bron: NASA.

De Gigantische Boog tart het kosmologische principe

Credit Alexia Lopez et al,

Een team van sterrenkundigen onder leiding van Alexia Lopez (University of Central Lancashire in Preston, Engeland) heeft een gigantische structuur in het heelal ontdekt van aan elkaar verbonden clusters van sterrenstelsels die maar liefst 3,3 miljard lichtjaar lang is en ruim 300 miljoen lichtjaar breed. Daarmee tart de Gigantische Boog (‘Giant Arc’), zoals de structuur wordt genoemd, het kosmologische principe, de aanname in de kosmologie dat het heelal op grote schaal er in alle richtingen hetzelfde uitziet (isotroop) en dat het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit (homogeen). Volgens dat principe zou het heelal er op schalen groter dan 1,2 miljard lichtjaar homogeen uit moeten zien. Maar de Gigantische Boog is drie keer zo groot en het is geen homogene structuur. De enorme sliert van sterrenstelsels ligt ongeveer 9,2 miljard lichtjaar van ons vandaan en hij strekt zich uit tot ongeveer 1/15e deel van het waarneembare heelal.

De Gigantische Boog ligt in de richting van de sterrenbeelden Bootes en Jachthonden (zie afbeelding bovenaan). De structuur werd ontdekt toen de sterrenkundigen de gegevens bestudeerden van het licht van 40.000 quasars in de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Het was dankzij de lijn van absorptie door magnesium dat Lopez’ team ontdekte dat er één gigantische structuur van clusters van sterrenstelsels is die het licht van de erachter liggende quasars absorbeert. Lopez rapporteerde onlangs op de #AAS238 bijeenkomst over de ontdekking. Bron: Science News

Wellicht kan de Hubble spanning opgelost worden met FRB’s, quasars én botsende neutronensterren en zwarte gaten

Impressie van een botsing van een zwart gat met een neutronenster. Credit: Dana Berry/NASA

Aan de Hubble-spanning heb ik een heel dossier gewijd met welgeteld 43 artikelen die sinds 2016 op de Astroblogs over de verhitte discussie over de expansie van het heelal zijn verschenen, dus daar weten jullie alles van. Nou wordt er op alle fronten gewerkt aan een oplossing van de Hubble-spanning en drie nieuwe ontwikkelingen zag ik deze week verschijnen:

  • de eerste is dat ze zwaartekrachtgolven afkomstig van botsende neutronensterren en zwarte gaten willen gaan gebruiken om de expansiesnelheid van het heelal precies te bepalen. Zwaartekrachtgolven van botsende zwarte gaten zijn al vaak gedetecteerd met de LIGO- en Virgo-detectoren, maar het nadeel van twee botsende zwarte gaten is dat die altijd een ‘schone’ botsing opleveren, met alleen maar zwaartekrachtgolven en verder niets. Een botsing van een zwart gat met een neutronenster daartentegen is niet schoon, daar kán allerlei soorten electromagnetische straling bij vrij komen (zie de impressie hierboven). En daarmee kan je dan heel goed de afstand tot de twee botsende objecten inschatten, als je de roodverschuiving in die straling kan meten. Nu gebeurt de detectie van neutronensterren en zwarte gaten nog te weinig, maar sterrenkundigen hebben simulaties gemaakt en daaruit blijkt dat er tussen 2025 en 2030 naar schatting zo’n  3000 botsingen tussen zwarte gaten en neutronensterren kunnen worden gedetecteerd met de dan bestaande detectoren, waarvan er pakweg 100 straling zullen uitzenden. En die honderd kunnen dan informatie opleveren over de exacte expansiesnelheid van het heelal. Hier het vakartikel, waar ook sterrenkundigen van de Universiteit van Amsterdam bij betrokken waren.
  • de tweede is dat ze een andere manier hebben bedacht om de expansiesnelheid van het heelal te meten (naast de gangbare methodes van het vroege heelal –  de fluctuaties in de kosmische microgolf-achtergrondstraling – en het huidige heelal – de Cepheïden en type Ia supernovae), namelijk de Fast Radio Bursts (FRB’s). Dat zijn zeer energierijke stoten van radiostraling, die zéér kort duren, enkele milliseconden. In een recent vakartikel wordt betoogd dat je FRB’s kunt hanteren als uitstekende indicator van de expansiesnelheid van het heelal als je z’n lokatie in het heelal kent, de positie aan de hemel én de zogeheten dispersie, de verbreding van het signaal in het spectrum. De auteurs denken dat als je van een paar honderd FRB’s die dispersie heel nauwkeurig kunt meten dat je dan een goede inschatting kan maken van de expansiesnelheid van het heelal (waarbij aangetekend dat een voorlopige analyse van zes FRB’s een Hubble constante van H0=62,5 Mpc/km/s opleverde, zelfs ónder de waarde van H0 van het vroege heelal).
  • de derde en laatste methode is dat ze quasars willen hanteren voor het bepalen van de expansiesnelheid van het heelal. Quasars zijn eigenlijk zeer actieve superzware zwarte gaten in de centra van ver verwijderde sterrenstelsels, zwarte gaten die zo actief en helder zijn dat ze de rest van het sterrenstelsel helemaal overstralen. Willen quasars bruikbaar zijn als afstandsindicator dan moeten we ze niet direct waarnemen, maar indirect, dat wil zeggen dat het licht van de quasar wordt vermeerderd tot meerdere beelden middels een tussen de quasar en de aarde staande zwaartekrachtlens, een sterrenstelsel of cluster van sterrenstelsels. In de afbeelding hieronder zie je een impressie van een quasar die we via zo’n zwaartekrachtlens zien:

    Credit: NASA/ESA/D. Player (STScI)

    Als dat licht van de ver verwijderde quasar dat lensstelsel passeert kan het zijn dat licht bijvoorbeeld aan de noordzijde er langer over doet om de aarde te bereiken dan licht aan de zuidzijde. Dat levert verschillende roodverschuivingen op, die in de praktijk erg lastig te meten te zijn. Maar een recente techniek, die ze de ‘intensity correlation speckles‘ noemen en die afkomstig is uit de optica, kan die verschillende roodverschuivingen wel meten en daarmee kunnen ze in de toekomst een betere inschatting maken van de expansiesnelheid van het heelal, aldus dit vakartikel.

Afijn, genoeg ontwikkelingen weer om tot een oplossing te komen voor de Hubble-spanning. Wordt vervolgd. Bron: voor de eerste methode Eurekalert, voor de tweede methode Astrobites en voor de derde methode Universe Today.

Veel viervoudige quasars ontdekt met behulp van kunstmatige intelligentie

Vier van de ontdekte viervoudige quasars. De namen zijn verzonnen door Stern’s team. Credit: The GraL Collaboration

Een team van sterrenkundigen heeft gebruikmakend van kunstmatige intelligentie een dozijn quasars ontdekt, die door de werking van een zwaartekrachtlens tussen de quasar en de aarde in beeld verviervoudigd zijn. Afgelopen veertig jaar waren al een stuk of vijftig van die viervoudige quasars bekend, maar dat aantal is in slechts 1,5 jaar tijd met 20% toegenomen door een team sterrenkundigen onder leiding van Daniel Stern (Jet Propulsion Laboratory). Zijn team keek met een methode van machinaal leren, genaamd Centaurus’ Victory, naar gegevens die verzameld zijn door talloze instrumenten, zoals de Europese Gaia ruimtetelescoop en NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Dat leverde de ontdekking op van twaalf ‘quadruply-imaged quasars’ op, ook wel ‘quads’ genoemd. Het zijn niet echt vier quasars die vlak bij elkaar staan, maar het is slechts één quasar, waarvan het beeld door de zwaartekrachtwerking van een sterrenstelsel precies tussen de quasar en de aarde in vieren wordt gesplitst (zie de afbeelding hieronder).

Zo ontstaat een viervoudige quasar. Credit: R. Hurt (IPAC/Caltech)/The GraL Collaboration

Men wil de viervoudige quasars gaan gebruiken om meer te weten te komen over de snelheid waarmee het heelal uitdijt. Zoals bekend is er de zogeheten Hubble-spanning, waarbij er verschil is in de waarde van de snelheid waarmee het heelal uitdijt op basis van waarnemingen aan het vroege heelal en het huidige heelal. De quasars zitten tussen het vroege en huidige heelal in en kunnen daarmee mogelijk een brug slaan tussen de twee uiteenlopende waarden. Hier het vakartikel van Stern et al, at gepubliceerd gaat worden in the Astrophysical Journal. Bron: CalTech.

Paren botsende quasars met de kortste afstand tussen de zwarte gaten ontdekt

Impressie van de twee botsende quasars. Credit:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Sterrenkundigen hebben in het verre heelal twee paar quasars ontdekt, waarvan de superzware zwarte gaten in hun centrum op korte afstand van elkaar staan. De dubbele quasars werden in eerste instantie ontdekt met de Hubble en Gaia ruimtetelescopen, die een oorspronkelijke groslijst van 15 quasars wisten terug te brengen tot twee paar quasars. De ruimtetelescopen waren echter niet in staat om de afzonderlijke quasars in de paren te scheiden van elkaar. Het was pas door de inzet van de Gemini North telescoop op Hawaï dat men in staat was de quasars spectroscopisch van elkaar te scheiden. Dat deed men met de Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS). In beide paren staan de twee superzware zwarte gaten op slechts 10.000 lichtjaar afstand van elkaar, de kortste afstand die tot nu toe bij paren botstende quasars gevonden is. De paren quasars staan op zo’n tien miljard lichtjaar afstand. De sterrenkundigen schatten in dat ongeveer 1 op de duizend quasars dubbel is. Quasars zijn feitelijk sterrenstelsels die een actief superzwaar zwart gat in hun centrum hebben, actief doordat het zwarte gat materie aantrekt. Doordat het zwarte gat (middels z’n accretieschijf) intense hoeveelheid straling uitzendt wordt de rest van het sterrenstelsel geheel overstraald en zien we vanaf de aarde alleen de heldere kern, die als een puntbron oogt.

Gelabelde versie van de impressie van de dubbele quasar. Credit:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Hier is het vakartikel over de ontdekking van de twee paren quasars, verschenen in Nature Astronomy. Hieronder tenslotte een video over de ontdekking.

Bron: Noirlab.

Astronomen brengen spinrag van kosmisch web in kaart

Een beeld van zo’n twee miljard jaar na de oerknal in het sterrenbeeld Fornax (Oven). Elk lichtpuntje is een compleet sterrenstelsel. Het blauwe spinrag van het kosmische web is met MUSE ontdekt. Het gas strekt zich uit over een afstand van 15 miljoen lichtjaar. Dat is ongeveer gelijk aan 150 keer onze Melkweg achter elkaar gelegd. (c) ESO/NASA/Roland Bacon et al.

Een internationaal team van astronomen, onder wie een aantal Nederlanders, heeft voor het eerst een stukje kosmisch web in kaart gebracht, zonder gebruik te maken van felle quasars. Ze publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics.

Sterrenkundigen gaan er al langer vanuit dat de miljarden sterrenstelsels in ons heelal verbonden zijn via een enorm kosmisch web van gasstromen. Het web zelf is lastig te zien, omdat het bijna geen licht geeft. Tot nu toe waren wel knooppunten in het kosmische web in kaart gebracht aan de hand van quasars. Dat zijn superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels waarvan de omgeving enorme hoeveelheden licht uitzendt. Het licht wordt vervolgens verstrooid door het kosmische web en daardoor wordt het web rond de quasars zichtbaar. Helaas zijn quasars zeldzaam. Bovendien bevinden ze zich alleen op knooppunten van het kosmische web. Daardoor leveren ze een beperkt beeld op.

Nu is het onderzoekers voor het eerst gelukt om een klein stuk van het kosmisch web te zien zónder quasars te gebruiken. Een team geleid door Roland Bacon (CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Frankrijk) richtte de Very Large Telescope 140 uur lang (verspreid over zes nachten tussen augustus 2018 en januari 2019) op een deel van het iconische Hubble Ultra Deep Field.

Met behulp van de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) konden de onderzoekers het licht van groepjes sterren en sterrenstelsels opvangen dat verstrooid werd door gasfilamenten van het kosmische web. Het gaat om licht van zo’n twee miljard jaar na de oerknal.

Uit de waarnemingen bleek dat mogelijk meer dan de helft van het verstrooide licht niet van grote felle stralingsbronnen komt, maar van een zee van tot nu toe onontdekte sterrenstelsels met een zeer lage lichtkracht die veel te zwak zijn om afzonderlijk te kunnen worden waargenomen.

Het onderzoek versterkt de hypothese dat het jonge heelal bestond uit enorme aantallen, kleine groepjes pasgevormde sterren. Mede-auteur Joop Schaye (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden): “We denken dat het licht dat we zien voornamelijk afkomstig is van jonge sterrenstelsels die elk miljoenen keren minder sterren bevatten dan ons eigen Melkwegstelsel. Dergelijke piepkleine stelsels zijn waarschijnlijk verantwoordelijk geweest voor het einde van de kosmische donkere tijden, toen minder dan een miljard jaar na de oerknal het heelal werd verlicht en verhit door de eerste generaties sterren.”

Mede-auteur Michael Maseda (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden) voegt toe: “De MUSE waarnemingen geven ons dus niet alleen een beeld van het kosmisch web, maar leveren ook nieuw bewijs voor het bestaan van de extreem kleine sterrenstelsels die een zo cruciale rol vervullen in modellen van het vroege heelal.”

In de toekomst willen de astronomen graag grotere stukken van het kosmische web in kaart brengen. Daarom werken de sterrenkundigen aan een verbetering van het MUSE-instrument zodat het een twee tot vier keer grotere blikveld oplevert.

Wetenschappelijk artikel
The MUSE Extremely Deep Field: the Cosmic Web in Emission at High Redshift. By: Roland Bacon et al. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics.
Origineel: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039887
Gratis preprint: https://arxiv.org/abs/2102.05516v1

Bron: Astronomie.nl.

Verste quasar met krachtige radiojets ontdekt

Artistieke impressie van quasar P172+18. Credit: ESO/M. Kornmesser.

Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen de verst bekende bron van radiostraling ontdekt en onderzocht. Het gaat om een ‘radio-luide’ quasar – een helder object met krachtige jets dat straling op radiogolflengten uitzendt – die zo ver weg is dat zijn licht er 13 miljard over heeft gedaan om ons te bereiken. De ontdekking kan belangrijke aanwijzingen opleveren die astronomen meer inzicht geven in het vroege heelal.

Quasars zijn zeer heldere objecten die zich in de centra van sommige sterrenstelsels bevinden en worden aangedreven door superzware zwarte gaten. Als zo’n zwart gat gas uit de omgeving opslokt, komt energie vrij, waardoor het object tot op zeer grote afstand waarneembaar is.

De nu ontdekte quasar, met de bijnaam P172+18, is zo ver weg dat zijn licht er ongeveer 13 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien hem dus zoals hij was toen het heelal nog maar ongeveer 780 miljoen jaar oud was. Hoewel er nóg verdere quasars bekend zijn, is het voor het eerst dat astronomen erin zijn geslaagd om de karakteristieke signaturen van radiojets bij zo’n vroege quasar te herkennen. Slechts ongeveer tien procent van alle quasars – die astronomen als ‘radio-luid’ aanmerken – heeft jets die helder stralen op radiofrequenties [1]Radiogolven hebben frequenties tussen 30 Hz en 300 GHz..

P172+18 wordt aangedreven door een zwart gat dat ongeveer 300 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon en in verbluffend tempo gas opslokt. ‘Het zwarte gat is enorm gulzig: zijn massatoename behoort tot de grootste die ooit zijn waargenomen’, aldus astronoom Chiara Mazzucchelli, staflid bij ESO in Chili, die samen met Eduardo Bañados van het Max-Planck-Institut für Astronomie in Duitsland, leiding gaf aan het onderzoek dat tot de ontdekking heeft geleid.

Groothoekopname van het hemelgebied rond quasar P172+18. Credit:
ESO and Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin.

De astronomen denken dat er een verband bestaat tussen de snelle groei van superzware zwarte gaten en de krachtige radiojets zoals die bij quasars als P172+18 worden waargenomen. Vermoed wordt dat de jets in staat zijn om het gas in de omgeving van het zwarte gat te verstoren, waardoor dit in verhoogd tempo gas aangevoerd krijgt. Daarom kan het onderzoek van radio-luide quasars belangrijke inzichten opleveren over hoe zwarte gaten in het vroege heelal zo snel na de oerknal superzware massa’s hebben kunnen bereiken.

‘Ik vind het heel spannend om voor het eerst ‘nieuwe’ zwarte gaten te ontdekken, en een extra steentje te kunnen bijdragen aan ons begrip van het vroege heelal – waar uiteindelijk ook onze eigen oorsprong ligt,’ zegt Mazzucchelli.

Bañados en Mazzucchelli waren de eersten die, met behulp van de Magellan-telescoop van de Las Campanas-sterrenwacht in Chili, P172+18 als een verre quasar herkenden. ‘Toen we de data binnenkregen en op het oog inspecteerden, zagen we direct dat we de tot nu toe verste radio-luide quasar hadden opgespoord,’ aldus Bañados.

Vanwege de korte observatietijd had het team echter niet genoeg data om het object in detail te onderzoeken. Een reeks van waarnemingen met andere telescopen, onder meer met het X-shooter-instrument van ESO’s Very Large Telescope, stelde de astronomen in staat om dieper in de eigenschappen van de quasar te duiken en belangrijke eigenschappen te bepalen zoals de massa van het zwarte gat en de snelheid waarmee dit materie uit zijn omgeving opslokt. Ook de Very Large Array van de National Radio Astronomy Observatory en de Keck-telescoop, beide in de VS, hebben aan het onderzoek bijgedragen.

Hoewel het team uitgelaten is over hun ontdekking, die in The Astrophysical Journal wordt gepubliceerd, vermoeden de astronomen dat deze radio-luide quasar slechts het topje van de ijsberg is en dat er nog meer zullen worden ontdekt – misschien zelfs op nog grotere afstanden. ‘Deze ontdekking stemt me optimistisch, en ik denk – en hoop – dat dit afstandsrecord snel gebroken wordt,’ zegt Bañados.

Waarnemingen met faciliteiten zoals ALMA, waarin ESO partner is, en met ESO’s toekomstige Extremely Large Telescope (ELT) kunnen helpen om meer van deze objecten in het vroege heelal te ontdekken en in detail te bestuderen. Bron: ESO.

References[+]

References
1 Radiogolven hebben frequenties tussen 30 Hz en 300 GHz.

Koude quasars vormen een nieuwe fase in de evolutie van sterrenstelsels

Impressie van een koude quasar. Credit: NASA/Daniel Rutter.

Sterrenkundigen hebben een quasar ontdekt die tegendraads is in z’n eigenschappen van wat ze als normaal beschouwen voor quasars. Het gaat om de ‘koude’ quasar genaamd CQ 4479, wiens centrale superzware zwart gat aan het groeien is en waarvan het omringende sterrenstelsel óók een grote stervorming meemaakt. En da’s anders dan ‘hete’ quasars, die een actief superzwaar zwart gat in hun centrum herbergen, dat sterk materie vanuit z’n omgeving aantrekt waardoor ‘ie groeit, maar waarvan de stervorming op een laag pitje ligt. Er zijn nu pakweg twee dozijn van die koude quasars bekend en daarvan is CQ 4479 uitgebreid bestudeerd met NASA’s SOFIA airborne observatory, een IR-instrument ingebouwd in een Boeing vliegtuig.

Quasar CQ 4479. Niet bekend is of die wazige rode vlek tegen CQ 4479 aan verbonden is aan de quasar. Credit:
K.C. COOKE ET AL/ARXIV.ORG 2020, SLOAN DIGITAL SKY SURVEY

Het blijkt dat de quasar CQ 4479 ongeveer 20 miljard zonsmassa zwaar is en dat de groei van het 24 miljoen zonsmassa zware zwarte gat – pakweg 0,3 zonsmassa per jaar – gelijke tred houdt met de snelheid waarmee nieuwe sterren zich vormen in de quasar – pakweg 95 zonsmassa per jaar (gelijke tred als je de massa van zwart gat en totale quasar in verhouding neemt). Normaal gesproken hanteren quasars een andere volgorde: eerst treedt de stervorming op, daarna begint het zwarte gat te groeien en stopt de stervorming. Men schat in dat het nog wel een half miljard jaar kan duren voordat het zwarte gat in CQ 4479 stopt met groeien. Dan zal ‘ie gas en stof wegblazen uit het omringende stelsel en dan zal ook de stervorming stoppen, omdat die afhankelijk is van de toevoer van koud gas – ‘shutdown‘ noemen de sterrenkundigen dat. Allison Kirkpatrick (University of Kansas in Lawrence, VS) ontdekten de koude quasars doordat ze röntgenstraling van de quasars zagen, hét kenmmerk van groeiende, gulzige zwarte gaten, maar óók laagenergetische infraroodstraling. hét kenmerk van koud gas om stervorming te krijgen. In dit vakartikel, gepubliceerd in the Astrophysical Journal, werden ze koude quasars genoemd. Men denkt dat de waarnemingen erop duiden dat er wellicht een andere fase mogelijk is in de evolutie van sterrenstelsels. Hier is de intro tot de presentatie die onlangs over de koude quasars werd gehouden tijdens de 237e bijeenkomst van de AAS. Bron: Science News.

Verst verwijderde quasar met ALMA ontdekt

Artistieke impressie van de quasar J0313–1806. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)-telescoop in Chili een quasar ontdekt die de nieuwe recordhouder in afstand is, zo werd vandaag bekend gemaakt op de 237e bijeenkomst van de American Astronomical Society. Het gaat om de quasar J0313-1806, die meer dan 13 miljard lichtjaar van ons vandaan staat en die in z’n kern een superzwaar zwart gat bevat dat 1,6 miljard keer zo zwaar is als de zon. De lichtkracht van J0313-1806 is maar liefst duizend keer zo groot als de lichtkracht van het Melkwegstelsel. J0313-1806 bestond al toen het heelal nog maar 670 miljoen jaar oud was en dat levert gelijk al een groot probleem op voor de sterrenkundigen: hoe kon een quasar met zo’n superzwaar zwart gat zo kort na de oerknal al bestaan? Met de ontdekking van J0313-1806, welke bevestigd is door andere waarnemingen gedaan met de 6,5-meter Magellan Baade telescoop, de Gemini North én South telescopen, kunnen feitelijk twee hypotheses hoe superzware zwarte gaten ontstaan in de prullenbak. De ene hypothese zegt dat ze ontstaan als er een reeks zware sterren is die als supernovae exploderen en die vervolgens zwarte gaten vormen, die daarna samensmelten tot een superzwaar zwart gat. De andere hypothese wordt gesteld dat er een zware cluster van sterren is die ineenkrimpt tot een superzwaar zwart gat. Beide hypothesen hebben een veel langere tijd nodig om tot het onstaan van zo’n superzwaar zwart gat te komen als de feitelijke tijd die J0313-1806 nodig had om te groeien. Eén hypothese is overeind gebleven, namelijk dat zwarte gaten tot enorme proporties kunnen groeien als enorme hoeveelheden van oer-waterstof, afkomstig van de oerknal, aangetrokken worden door een ‘seed black hole’.

Gelabelde versie van de afbeelding van J0313-1806. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Quasar J0313-1806 is eigenlijk een sterrenstelsel, maar door de enorme afstand en door het feit dat het actieve zwarte gat het omringende sterrenstelsel overstraald zien we het stelsel niet. De waarnemingen met ALMA laten zien dat het stelsel een snelheid van stervorming heeft die 200 keer zo groot is als die van het Melkwegstelsel. Ook blijkt J0313-1806 een veelvraat te zijn: jaarlijks valt er zo’n 25 zonsmassa in het zwarte gat, zodat z’n omvang blijft toenemen. Toch is dat ook het begin van z’n einde, want  door die vreetbui spuwt het zwarte gat grote hoeveelheden geïoniseerd gas weg en dat zorgt er voor dat ‘ie z’n nabije omgeving helemaal leeg veegt, een proces dat quenching wordt genoemd. Dat zal er uiteindelijk voor zorgen dat de stervorming in het stelsel stopt en dat het zwarte gat minder voedsel zal krijgen. Bron: Eurekalert.