Stervend superzwaar zwart gat verraadt zich door 3000 lichtjaar lange lichtecho

Twee straalstromen in de kern van Arp 187, waargenomen met VLA en ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Ichikawa et al.

In het centrum van vrijwel alle sterrenstelsels bevinden zich superzware zwarte gaten, die miljoenen tot wel miljarden keer zo zwaar als de zon kunnen zijn. Sommige van die molochen van zwarte gat zijn zeer actief, doordat ze gevoed door de toevoer van materie via hun accretieschijf energierijke straling en deeltjes uitzenden. Sterrenkundigen noemen dat ‘active galactic nuclei’ (AGN), zoals we onder andere aantreffen in quasars, sterrenstelsels die door hun centrale AGN compleet overstraald worden. Maar die actieve periode van AGN is niet oneindig, daar komt een einde aan zodra die toevoer van materie stokt. Een groep Japanse sterrenkundigen onder leiding van Kohei Ichikawa (Universiteit van Tohoku) heeft nu een superzwaar zwart gat ontdekt, dat ‘stervende is’, dat wil zeggen die aan het veranderen is van actief in niet-actief. Het betreft het zwarte gat in het sterrenstelsel Arp 187. Met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili en de Very Large Array (VLA) in de VS heeft men dat stelsel in radiostraling waargenomen en daarmee zag men twee grote straalstromen, die vanuit het centrum in twee tegenovergestelde bewegingen de ruimte in spuwen.

De kern van Arp 187 in röntgenlicht vertoont géén activiteit, zoals waargenomen door NuSTAR. Credit: Ichikawa et al

Maar wat blijkt: de kern van Arp 187, van waaruit de twee straalstromen ‘ontspringen’, vertoont géén enkele activiteit. Meestal is er vanuit de kern röntgenstraling waarneembaar, maar met NASA’s NuSTAR röntgen-ruimtetelescoop is gekeken naar de kern van Arp 187 en die laat alleen maar stilte zien, zoals te zien aan de afbeelding hierboven. De AGN-activiteit is dus stil. Wat ze wel zien met ALMA en VLA zijn grootschalige geïoniseerde gasgebieden, die oplichten door de straling die 3000 jaar geleden nog door de toen nog actieve AGN werd uitgezonden. Het waarnemen van zo’n AGN-activiteit uit het verleden staat bekend als een lichtecho, iets wat we ook zien bij het bekende Hanny’s Voorwerp. De waarnemingen laten zien dat de kern de afgelopen 3000 jaar meer dan 1000 keer zwakker is geworden. In de illustratie hieronder de verschillen tussen actieve en stervende AGN’s, zoals blijkt uit de waarnemingen van de Japanse groep.

Credit: Ichikawa et al.

Aldus Ichikawa, die de bevindingen van zijn team presenteerde op de 238e bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS), die deze week gaande is. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan Arp 187, verschenen in the Astrophysical Journal.

Bron: Eurekalert.

‘Recente’ uitbarsting van Sgr A* was tot ver buiten het Melkwegstelsel voelbaar

Credit: ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3D (ASTRO 3D))

Een team van sterrenkundigen uit de VS en Australië onder leiding van Joss Bland-Hawthorn (All Sky Astrophysics in 3 Dimensions – ASTRO 3D) heeft ontdekt dat zo’n 3,5 miljoen jaar geleden een enorme uitbarsting moet hebben plaatsgevonden in het centrum van ons melkwegstelsel. Dat lijkt lang geleden (en op menselijke schaal is het dat ook), maar voor sterrenkundigen is dat zeer recent. Vanuit de omgeving van Sagittarius A* (kortweg Sgr A*), het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg, moeten toen naar twee kanten toe parallel aan de rotatieas van het zwarte gat, twee kegelvormige uitbarstingen hebben plaatsgevonden, twee zogeheten ‘Seyfertvlammen’. Maar liefst 200.000 lichtjaar van de Melkweg vandaan kwam één van die energierijke vlammen in botsing met de ‘Magelhaense Stroom’, da’s een lange stroom van gas, die vanuit de Grote en Kleine Magelhaense Wolken (twee begeleidende dwergstelsels van de Melkweg) naar de Melkweg toe lopen. De uitbarsting moet ongeveer 300.000 jaar hebben geduurd en dat was ‘voelbaar’ voor het gas in de Magelhaense Stroom.

Impressie van de uitbarsting van Sgr A*, die de Magelhaense Stroom treft. Credit: James Josephides /ASTRO 3D.

Bland-Hawthorn en z’n team gebruikten gegevens die met de Hubble ruimtetelescoop waren verzameld van de Magelhaense Stroom en daarin konden ze zien dat de stroom sporen vertoond van ionisatie, een gevolg van die blootstelling aan de Seyfertvlam vanuit het centrum van de Melkweg. Het team heeft nog alternatieve verklaringen onderzocht voor de uitbarsting, zoals een grote geboortegolf van sterren, maar de enige verklaring die plausibel lijkt is een uitbarsting van het 4,2 miljoen zonsmassa zware Sgr A*. Die is dus kennelijk niet altijd zo rustig geweest als nu.

Hanny’s Voorwerp. Credit: Galaxy Zoo Project, ING

Mmmm, ionisatie in een gaswolk als gevolg van een actief superzwaar zwart gat. Dat doet mij denken aan het verhaal van Hanny’s Voorwerp (zie de foto hierboven), waar ook sprake is van een oplichtende gaswolk als gevolg van ionisatie, veroorzaakt door een actief zwart gat in een naburig sterrenstelsel, een zwart gat dat daarna weer in slaap sukkelde. Sterke gelijkenis met de Magelhaense Stroom en de ionisatie door de Seyfertvlam. Bron: Eurekalert.

Chandra: Hanny’s Voorwerp zal langzaam maar zeker verzwakken

Hanny’s Voorwerp, met daarboven het sterrenstelsel IC 2497. Credit: X-ray: NASA/CXC/ETH Zurich/L.Sartori et al, Optical: NASA/STScI

Hanny’s Voorwerp kennen we allemaal. De groene gaswolk, 680 miljoen lichtjaar van ons vandaan, gelegen op 200.000 lichtjaar afstand van het sterrenstelsel IC 2497, mysterieus groen oplichtend door de zuurstofatomen, die ioniseren, door een golf van ultraviolet licht en röntgenstraling vanuit de kern van dat nabijgelegen stelsel. Het wordt Hanny’s Voorwerp genoemd omdat Hanny van Arkel het groene wolkje in 2007 als eerste opmerkte, toen zij meedeed aan de Galaxy Zoo en daarover schreef in het forum van de Galaxy Zoo – wie kent ’t verhaal niet? Sterrenkundigen denken nu dat dat opgloeien langzaam maar zeker minder zal worden, omdat de energierijke straling vanuit de kern van IC 2498 steeds minder wordt. In die kern bevindt zich een superzwaar zwart gat, eentje die in een ver verleden heel actief moet zijn geweest en die zich toen als een quasar moet hebben gedragen, een zwart gat wiens accretieschijf zoveel straling uitzendt dat het omringende sterrenstelsel geheel wordt overstraald en we op aarde alleen de fel oplichtende kern zien. Een quasar is IC 2497 niet meer, maar onderzoek met de Chandra röntgen-ruimtetelescoop van de NASA laat zien dat ook de straling die het zwarte gat nu nog uitzendt en waardoor Hanny’s Voorwerp opgloeit minder wordt. Uit opnames die met lange belichtingstijden met de Chandra telescoop van IC 2497 zijn gemaakt blijkt dat de omgeving direct rondom het zwarte gat door enkele straalstromen geheel is schoon geblazen en dat het hete gas daar heeft plaatsgemaakt voor een grote bel van koel gas. Hieronder een ‘röntgenfoto’ van het centrum van IC 2497.

Credit: X-ray: NASA/CXC/ETH Zurich/L.Sartori et al, Optical: NASA/STScI

Het is een proces dat gaande is dat nog wel duizenden jaren kan duren, maar voor de sterrenkundigen zijn het tekenen die erop wijzen dat het zwarte gat steeds minder krachtige straling uitzendt en dat daardoor Hanny’s Voorwerp steeds minder groen zal zijn. Hier het vakartikel van de sterrenkundigen over het onderzoek met Chandra aan Hanny’s Voorwerp en IC 2497, onlangs verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.  Bron: Chandra.

Het mysterie van de blauwe Voorwerpjes

Credit: SDSS/Galaxy Zoo

Hanny’s Voorwerp is het prototype van de ‘Voorwerpjes’, grote gaswolken in de buurt van sterrenstelsels, die groen oplichten door geïoniseerd zuurstof (zie afbeelding hierboven, foto’s van voorwerpjes gemaakt door Hubble). Al die Voorwerpjes zijn ontdekt door vrijwilligers van over de gehele wereld, die meedoen aan de Galaxy Zoo, het door wetenschappers opgezette project om foto’s van miljoenen sterrenstelsels, gemaakt met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) te bekijken en analyseren. Omdat de Voorwerpjes door het gebruik van filters in de SDSS blauw zijn worden ze ook wel blauwe voorwerpjes genoemd. In onderstaande video gaat Caitlin Hofmeister van de SciShow – de vrouw die sneller praat dan haar schaduw – in op het mysterie van deze blauwe voorwerpjes.

In de video wordt verwezen naar een in maart verschenen studie over de Voorwerpjes, waarin een nieuwe blik op Hanny’s Voorwerp en alle Voorwerpjes wordt gegeven. De sterrenkundigen komen in de studie op het standpunt dat het model van de quasar ionization echo om de Voorwerpjes te verklaren niet voldoende is. Eén quasar (lees: één actief superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsel) is niet voldoende om zo’n grote intergalactische gaswolk tot ioniseren te brengen. Men denkt dat een ‘merger’ van twee superzware zwarte gaten nodig is om te komen tot voldoende energie om zoiets tot stand te brengen. Bron: Hanny’s Voorwerp + Galaxy Zoo blog.

Hubble vindt geesten van quasars – allemaal verwanten van Hanny’s Voorwerp

credit: NASA, ESA, Galaxy Zoo team & W. Keel (University of Alabama, USA

Met de Hubble ruimtetelescoop heeft men bij acht sterrenstelsels de ‘geesten van quasars’ gevonden, vreemd verbogen en verlichte gaswolken, die ooit door een quasar in de kern van de sterrenstelsels beschenen werden en die groen oplichten door een proces dat fotoïonisatie wordt genoemd. De quasars in de sterrenstelsels zijn niet actief meer, dat wil zeggen dat het superzware zwarte gat in de kern van de sterrenstelsels niet actief meer is, maar het oplichten van de gaswolken gaat nog steeds door en daarom spreekt men van de geesten van de quasars. De gaswolken zijn tienduizenden lichtjaren groot en behalve zuurstof zijn het ook helium, zwavel, stikstof en neon die door het inmiddels uitgedoofde licht van de quasars stralen. Hieronder een video waarin de acht bijzondere objecten worden getoond.

Alle acht ‘geesten’ zijn verwant aan het prototype, Hanny’s Voorwerp, in 2007 ontdekt door Hanny van Arkel in het kader van de Galaxy Zoo. Ook dat is een groen oplichtende gaswolk, vlakbij het sterrenstelsel IC 2497, waarin een uitgedoofde quasar huist (zie afbeelding hieronder). Hier het vakartikel over de acht geesten, te verschijnen in the Astronomical Journal. Aan de ontdekking van deze acht groene kosmische geesten is door bijna 200 vrijwilligers van de Galaxy Zoo meegewerkt.

Credit:
NASA, ESA, William Keel (University of Alabama, Tuscaloosa), and the Galaxy Zoo team

Bron: Hubble.

Hanny van Arkel bij Chr. Huygens over Hanny’s Voorwerp: een foto-impressie


Twee weken geleden was Hanny van Arkel bij sterrenkundevereniging Christiaan Huygens in Papendrecht, waar ze vertelde over het door haar ontdekte Hanny’s Voorwerp, de mysterieuze groene gaswolk bij het sterrenstelsel IC 2497, welke ze in 2007 ontdekte via de Galaxy Zoo. Voor aanvang van de lezing waren we (Hanny, Steven, Jan, Paul en ik) eerst even een kijkje gaan nemen in de sterrenwacht van Huygens, welke zich achter het gebouw van de NVWA bevindt, de plek waar de 11 inch Celestron Schmidt-Cassegrain telescoop van de vereniging staat opgesteld.

We ontdekten dat het elektriciteitssnoer strak om de telescoop gebonden zat, dus kennelijk had iemand de volgmotor van de kijker per ongeluk aan laten staan en was het snoer strak gaan staan. Maar de schade bleek gelukkig mee te vallen. Daarna gingen we terug naar de zaal, welke inmiddels was volgelopen met belangstellenden, die nieuwsgierig waren naar Hanny’s verhaal.

Na een inleiding door voorzitter Ad Beerens begon Hanny te vertellen over Hanny’s Voorwerp, een verhaal dat begon met haar belangstelling voor muziek en het feit dat ze fan was van Brian May, de gitarist van Queen. May is naast muzikant ook sterrenkundige en hij was het die in 2007 mensen opriep mee te doen aan het Citizen Science project Galaxy Zoo, een oproep waar Hanny geen gras over liet groeien. Na enkele weken van analyseren van foto’s van sterrenstelsels, gemaakt in het kader van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) zag Hanny deze foto:

Op het forum van de Galaxy Zoo was zij de eerste die zich afvroeg wat dat blauwe vlekje op de foto was – “what’s the blue stuff below?“, was haar simpele, maar doeltreffende vraag. Niemand kon er eigenlijk een antwoord op geven, ook de professionals die de Galaxy Zoo hadden opgezet niet. Maar vele waarnemingen later, onder andere met de Hubble ruimtetelescoop, bleek dat het ging om een zogeheten quasar ionization echo. De gaswolk van Hanny’s Voorwerp zelf was ontstaan doordat miljoenen jaren geleden een sterrenstelsel langs IC 2497 vloog en gas werd uitgeworpen, daarna ging de wolk gloeien doordat de quasar in de kern van IC 2497 haar energierijke straling precies naar de gaswolk zond. De quasar viel vervolgens in slaap, maar het gloeien van de gaswolk bleef doorgaan (zie afbeelding hieronder).

Tenslotte vertelde Hanny nog over de Zooniverse, waar de Galaxy Zoo deel van uitmaakt, een grote verzameling van citizen science projecten, over een breed scala van onderwerpen, zoals klimaatonderzoek, geschiedenis, biologie, natuurkunde en sterrenkunde. En daarmee kwam er een eind aan een boeiende lezing, die weer eens duidelijk maakte dat Hanny een uitstekende ambassadeur is voor het promoten en populariseren van de sterrenkunde in Nederland. Eén navolger van haar bevond zich al in de zaal, want Marah, een kleindochter van één van de leden van Huygens en degene die onlangs nog een planetenstelsel van oliebollen maakte, is inmiddels ook lid van de Galaxy Zoo en classificeert daar van harte sterrenstelsels.

Eén van de aanwezigen tijdens Hanny’s presentatie was de amateur-astrofotograaf en Astroblogger André van der Hoeven. Hij beloofde Hanny dat hij eens zou kijken of hij in zijn uitgebreide netwerk van databases en instrumenten geen fotomateriaal over Hanny’s Voorwerp en IC 2497 zou kunnen vinden. Enkele dagen later had hij al beet en kon hij een nieuwe foto presenteren van de twee objecten en de ruimte eromheen. Afijn, het was een geweldige avond en het was super om Hanny te zien vertellen over Hanny’s Voorwerp. Alle foto’s van de presentatie zijn gemaakt door Steven Lantinga, waarvoor hartelijk dank! Oh ja, als afsluiting nog één foto, die door Steven is gemaakt, eentje met André, Jan, Hanny en mij erop. 😀

Gele bollen in Melkweg ontdekt door burgerwetenschappers met Milky Way project

In het centrum van dit enorme stervormingsgebied zie je de gele bollen. Credit: NASA/JPL-Caltech.

Hanny’s Voorwerp is het meest bekende voorbeeld van een vondst die gedaan is met Citizen Science, burgerwetenschap door vrijwillige enthousiastelingen, die de professionele wetenschappers te hulp schieten. Maar Hanny van Arkel, ontdekker van Hanny’s Voorwerp, krijgt snel navolging, want met het Milky Way Project van de Zooniverse hebben burgerwetenschappers in stervormingsgebieden in onze eigen Melkweg een nieuwe klasse van objecten ontdekt, de zogeheten ‘gele bollen’. In dat project worden de vrijwilligers gevraagd te kijken naar foto’s, gemaakt met de Spitzer infraroodsatelliet van de NASA. De ontdekking van de gele bollen op die foto’s begon met de simpele vraag ‘Hmmmm, what’s that?‘, precies op dezelfde manier als Hanny’s ontdekking werd ingeluid met de simpele vraag die ze in 2007 op het Galaxy Zoo forum stelde: ‘what’s the blue stuff below?‘.

Credit: NASA/JPL-Caltech

In eerste instantie zagen de deelnemers van de Milky Way Project op de Spitzer-foto’s al meer dan 5000 groene bellen met een rood centrum: holtes in de interstellaire materie die schoongeblazen zijn door de straling van pasgevormde zware sterren. Nu zijn er ook veel ‘gele bollen’ ontdekt, die vaak op de randen van de groene bellen blijken te liggen, randen die veel polycyclische aromatische hydrocarbonaten (PAH’s) bevatten, organisch materiaal. Men denkt dat de gele bollen, waarvan er inmiddels al zo’n 900 zijn gevonden, de allervroegste levensfase zijn van sterren die 10 tot 40 keer zo zwaar zijn als de zon. Dat de gele bollen vaak op de randen van de groene bellen blijken te liggen, wijst erop dat er sprake is van ‘getriggerde stervorming’, waarbij een jonge ster een bel in de interstellaire materie blaast en uit de verdichtingen aan de rand van die bel dan weer nieuwe sterren ontstaan. De gele kleur wijst op PAH’s, die nog niet door de sterwinden zijn weggeblazen, maar die ook nog gedrenkt zijn in het warme, insterstellaire stof – de PAH’s zijn groen, het stof is rood, dat maakt samen geel. Let wel: het is allemaal in infrarood licht, dus die kleuren zijn niet de echte kleuren. Een artikel over de gele bollen is onlangs gepubliceerd in het vakblad the Astrophysical Journal. Bron: Spitzer.

Een nieuwe opname van Hanny’s Voorwerp

Hanny’s Voorwerp en IC 2497. Credits: Hubble Legacy Archive, CFHT/CADC processing: André van der Hoeven (www.astro-photo.nl).

Afgelopen vrijdag was Hanny van Arkel bij sterrenkundevereniging Christiaan Huygens in Papendrecht om daar te vertellen over het door haar via de Galaxy Zoo ontdekte ‘Hanny’s Voorwerp‘ – ik zal later nog wel op terug komen op die boeiende lezing. De grote intergalactische gaswolk, die Hanny’s Voorwerp eigenlijk is en die wordt opgelicht door een lichtecho veroorzaakt door een uitgedoofde quasar in het centrum van het nabijgelegen sterrenstelsel IC 2497 – formeel een quasar ionization echo genoemd – is al vele malen door verschillende telescopen gefotografeerd, onder andere door de Hubble ruimtetelescoop. Eén van de aanwezigen vrijdag bij Hanny’s lezing was amateur-astrofotograaf en Astroblogger André van der Hoeven. Hij heeft naast eigen instrumentarium in het Randstedelijke Hendrik-Ido-Ambacht ook een uitgebreid netwerk naar telescopen over de gehele wereld, die van afstand bestuurd kunnen worden, zoals onlangs bleek met een prachtige foto van komeet Lovejoy, en naar diverse astronomische databases. Eén van die databases is van de 3,6 meter Canadian-French-Hawaiian Telescope (CFHT) op Hawaï. Die bleek inderdaad een foto te bevatten van Hanny’s Voorwerp, IC 2497 en omringende sterrenstelsels. Wat André vervolgens deed was die foto combineren met de foto die met de Hubble telescoop eind 2010 van Hanny’s Voorwerp was gemaakt. Het resultaat daarvan, met z’n veel grotere beeldveld dan bij vorige opnames, zie je hierboven – het Van Arkel-Van der Hoeven Voorwerp noemde iemand het op André’s Facebook 😀 – en het is fantastisch mooi, dubbelklikken om ‘m te vervoorwerperiseren.  Bron: Astrophoto.nl + Hanny’s Voorwerp.

Voor het eerst quasar waargenomen die snel afneemt in lichtsterkte

Credit: Michael Helfenbein/Yale University

Sterrenkundigen van de Yale Universiteit zijn er in geslaagd om voor het eerst een quasar waar te nemen, die in slechts enkele jaren tijd sterk in lichtsterkte is gedaald. Quasars zijn zeer ver verwijderde sterrenstelsels, die in hun kern een zeer actief superzwaar zwart gat hebben, wiens omringende accretieschijf gevoed door de aanvoer van gas en stof van buiten begint te stralen en hoogenergetische straling gaat uitzenden. Tot nu toe waren er geen quasars bekend met een afnemende lichtsterkte, maar quasar J0159+0033, gevonden in strook 82X van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), lijkt nu de enige uitzondering te zijn. C. Megan Urry en haar team ontdekten deze quasar en zagen dat deze in enkele jaren tijd zes tot zeven keer minder helder werd. De quasar is dus duidelijk aan het ‘verduisteren’, wellicht door minder toevoer van materiaal. Hierboven een voorstelling van de quasar, voor en na de helderheidsafname. Doordat er ook veranderingen zijn waargenomen in het emissiespectrum van J0159+0033 is uitgesloten dat de verandering komt door een andere rotatie van de stralingsbundel van de quasar ten opzichte van de aarde of doordat er iets is voor geschoven – in dat laatste geval zou het spectrum gelijk moeten blijven.

Hanny’s Voorwerp (in groen) en daarboven en IC2497 (Credit: ASTRON)

Gisteravond was Hanny van Arkel bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens – het verslag daarvan volgt nog –  en ook dat ging in feite over een uitgedoofde quasar. Het door haar ontdekte Hanny’s Voorwerp staat ten zuiden van het sterrenstelsel IC 2497 en daarin bevindt zich in de kern een geheel uitgedoofde quasar, wiens lichtecho de grote intergalactische gaswolk van Hanny’s Voorwerp nog doet oplichten (zie afbeelding hierboven). Het zou best kunnen dat quasars zoals J0159+0033 en van IC 2497 in de toekomst weer toenemen in helderheid c.q. wakker worden en actief worden. Hier het vakartikel over de ontdekking van de helderheidsafname van J0159+0033. Bron: Yale Universiteit.

Lezing bij Huygens: Hanny van Arkel over Hanny’s Voorwerp

Hanny van Arkel komt vrijdag bij Huygens.

Komende vrijdag 23 januari geeft Hanny van Arkel bij sterrenkundevereniging Christiaan Huygens een lezing over Hanny’s Voorwerp. Onderwijzeres Hanny van Arkel uit Heerlen werd in 2007 in sterrenkunde-kringen in één klap wereldberoemd toen ze thuis achter de computer als 24-jarige deelnam aan het Galaxy Zoo-project en een bijzondere nevel ontdekte. De ontdekking van Hanny werd wereldkundig door haar vraag: “What’s the blue stuff below. Anyone?“. De nevel werd naar haar vernoemd, nadat een andere vrijwilliger van het online astronomieproject ‘Hanny’s Object’ had vertaald naar ‘Hanny’s Voorwerp’. Niemand kon precies vertellen wat de blauwe nevel bij het sterrenstelsel IC2497 in het sterrenbeeld Kleine Leeuw precies was. Professionele astronomen hebben de nevel inmiddels onderzocht met diverse instrumenten en zelfs de Hubble Space Telescope is op Hanny’s Voorwerp gericht om het object te ontraadselen. Hanny’s lezing vindt plaats in onze clublocatie ‘Streeknatuurcentrum Alblasserwaard’ aan de Matenaweg 1 te Papendrecht, op de grens met Wijngaarden. De aanvang is 20.30 uur. Voor niet-leden is de toegang 3 euro per persoon.