Gas rondom superzwaar zwart gat in NGC 1068 blijkt twee richtingen uit te draaien

Impressie van het gas en stof rondom het zwarte gat in NGC 1068. Rood is gas dat van ons af gaat, blauw dat naar ons toe komt. Credit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili iets bijzonders ontdekt: het blijkt dat het gas en stof in de buurt van het superzware zwarte gat in NGC 1068 (ook wel bekend als M77) in twee tegenovergestelde richtingen rondom het zwarte gat draaien. Mogelijk dat deze ontdekking licht werpt op het mysterie waarom al in het vroege heelal superzware zwarte gaten bestonden. NGC 1068 is een spiraalstelsel op 47 miljoen lichtjaare afstand in de richting van het sterrenbeeld Walvis (Cetus). Astronomisch gesproken is die afstand dichtbij en dat maakt het mogelijk om met instrumenten zoals ALMA met een hoog oplossend vermogen waarnemingen te verrichten. Toen Violette Impellizzeri (National Radio Astronomy Observatory – NRAO) en haar team inzoomden op het gebied rondom het superzware zwarte gat in het centrum van NGC 1068 ontdekten ze tot hun verrassing niet één, maar twee stromen van moleculair gas en stof. De accretieschijf rondom het zwarte gat blijkt een binnenste deel te hebben, dat 2 tot 4 lichtjaar groot is en dat dezelfde kant uit beweegt als de spiraalarmen van NGC 1068. En om dat binnenste deel is er een buitenste deel van 4 tot 22 lichtjaar groot, die de vorm heeft van een donut (ook wel ‘torus’ geheten) en die de andere kant uit beweegt.

De lokatie van NHC 1068 / M77 in Walvis. Credit: IAU; Sky & Telescope magazine; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Men denkt dat de oorzaak van de twee tegengestelde richtingen van het gas een botsing is geweest die NGC 1068 met een ander klein sterrenstelsel moet hebben gehad.  Het gas dat van dat stelsel afkomstig is zal vanuit een bepaalde richting zijn gekomen, niet gelijk aan de draairichting van NGC 1068, en het gas in de donut zal die richting hebben aangehouden. Een andere verklaring kan men niet bedenken.

Impressie van het gas in de twee delen rondom het zwarte gat in NGC 1068, waargenomen door ALMA. De pijlen geven de draairichting aan. De twee grijze kegels tonen een gebied waar materiaal stroomt dat door het zwarte gat is uitgespuwd, hetgeen eerder is waargenomen. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), V. Impellizzeri; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.

Nu komen de twee delen van de accretieschijf niet in elkaars buurt en kunnen ze rustig een andere kant uit draaien. Maar na enkele rondes (na pakweg enkele honderduizenden jaren) zou het gas in de donut naar binnen kunnen vallen en dan kunnen botsen op het gas in de binnenste ring van de accretieschijf. Dan zou het zo kunnen zijn dan de gehele accretieschijf in korte tijd in het zwarte gat valt en deze sterk in massa groeit. Dat scenario zou mogelijk verklaren waarom zwarte gaten al zo vroeg in het heelal superzwaar kunnen zijn. Hier is het vakartikel van C. M. Violette Impellizzeri et. al., verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: NRAO.

Supernova ontdekt in spiraalstelsel M77

Supernova 2018 ivc in M77. Credit: Koichi Itagaki

Op 24 november j.l. werd met de DLT40 Survey een supernova ontdekt in het heldere spiraalsterrenstelsel M77 in het sterrenbeeld Walvis (Cetus) – positie R.A. 2h 42m 41s, Dec. -00° 00′ 48″. De supernova was toen van magnitude +15. De supernova heeft de naam SN 2018 ivc gekregen en uit spectroscopische waarnemingen blijkt het te gaan om een type II supernova, een zware superreus die aan het eind van z’n leven zijn buitenlagen heeft weggeblazen en wiens kern tot een neutronenster of zwart gat is geïmplodeerd. Dat type supernova kan nog helderder worden en dat maakt ‘m een object dat met een redelijk grote amateur-telescoop kan worden bekeken of gefotografeerd. Op 25 november was SN 2018 ivc al 13,6m. Hieronder een kaartje waarop te zien is waar M77 zich bevindt, een stelsel dat zelf een helderheid van +9,6m heeft. M77 ligt vlakbij de heldere ster Delta Cephei (? Ceph), die van de vierde magnitude is.

Credit: Sky & Telescope.

Bron: Sky & Telescope.

M77, een oogverblindende spiraal met een actief hart

Het oogverblindende sterrenstelsel Messier 77. Credit: ESO

ESO’s Very Large Telescope (VLT) heeft een magnifieke opname gemaakt van het balkspiraalstelsel Messier 77. De foto doet het stelsel met zijn schitterende spiraalarmen en donkere stofbanden eer aan, maar weet het turbulente karakter van Messier 77 niet te vangen.

Dit schilderachtige spiraalstelsel lijkt de rust zelve, maar niets is minder waar. Messier 77 – ook bekend als NGC 1068 – is een van de meest nabije actieve sterrenstelsels, die tot de meest energieke en spectaculaire objecten in het heelal worden gerekend. Hun kernen zijn vaak dermate helder dat ze de rest van het stelsel compleet overstralen. Actieve sterrenstelsels behoren tot de helderste objecten in het heelal en stralen licht uit op veel, zo niet alle, verschillende golflengten – van gamma- en röntgenstraling tot aan micro- en radiogolven. Verder staat Messier 77 te boek als Type II Seyfert-stelsel, een klasse van sterrenstelsels die vooral op infraroodgolflengten zeer helder zijn.

Het actieve sterrenstelsel Messier 77 in het sterrenbeeld Walvis. Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

Deze indrukwekkend lichtkracht wordt veroorzaakt door de intense straling van een centrale ‘motor’: de accretieschijf rond een superzwaar zwart gat. Materie die naar dit zwarte gat toe valt, wordt samengeperst en verhit tot ongelooflijke temperaturen, waardoor zij enorme hoeveelheden energie uitstraalt. Er zijn aanwijzingen dat zo’n accretieschijf vaak is gehuld in een dikke, donutvormige structuur van gas en stof die ‘torus’ wordt genoemd. De krachtige VLT Interferometer was in 2003 de eerste die, bij waarnemingen van Messier 77, zo’n structuur wist te onderscheiden (eso0319).

Deze foto van Messier 77 is genomen in vier verschillende golflengtebanden, die zijn weergegeven in de kleuren blauw, rood, violet en roze (waterstof-alfa). Elke golflengte brengt een ander kenmerk aan het licht. Zo haalt de roze gloed van waterstof het licht van de hete, jonge sterren in de spiraalarmen naar voren, terwijl in het rood juist de fijne, draderige structuren van het gas rond Messier 77 tot uitdrukking komen [1]Vergelijkbare rode filamenten zijn ook aangetroffen bij NGC 1275. Hoewel ze omgeven zijn door heet gas van ongeveer 50 miljoen graden Celsius, zijn de filamenten zelf koel. Ze worden bijeengehouden … Continue reading. Naast de kern van het sterrenstelsel is ook een voorgrondster van onze eigen Melkweg te zien, die herkenbaar is aan de karakteristieke diffractiestralen. Ook zijn nog tal van verder weg gelegen sterrenstelsels te zien die, vergeleken bij het kolossale actieve stelsel, nogal nietig lijken.

Overzichtsfoto van Messier 77 en zijn omgeving. Credit:NASA/ESA, Digitized Sky Survey 2

Met een afstand van 47 miljoen lichtjaar is Messier 77, die in het sterrenbeeld Walvis staat, een van de verste sterrenstelsel in de Messiercatalogus. Aanvankelijk meende Messier dat het heldere object dat hij door zijn telescoop zag een sterrenhoop was, maar later, toen er betere telescopen beschikbaar kwamen, bleek het toch echt om een sterrenstelsel te gaan. Met een middellijn van ongeveer 100.000 lichtjaar is Messier 77 ook een van de grootste sterrenstelsels in de Messiercatalogus. Het stelsel heeft zoveel massa dat het met zijn zwaartekracht andere nabije sterrenstelsels ‘krom’ trekt (eso1707) [2]NGC 1055 is ongeveer 60 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Anders dan Messier 77 zien we dit stelsel van opzij. Deze Astronomy Picture of the Day brengt beide in beeld. Hun schijnbare … Continue reading.

Deze opname is verkregen met behulp van de FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2 (FORS2), een instrument dat gekoppeld is aan Unit Telescope 1 (Antu) van de VLT, die deel uitmaakt van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili. Hij komt voort uit ESO’s Cosmic Gems-programma, een initiatief waarbij interessante, intrigerende of visueel aantrekkelijke objecten voor educatieve of publicitaire doeleinden met ESO-telescopen worden gefotografeerd. Bron: ESO.

References[+]

References
1 Vergelijkbare rode filamenten zijn ook aangetroffen bij NGC 1275. Hoewel ze omgeven zijn door heet gas van ongeveer 50 miljoen graden Celsius, zijn de filamenten zelf koel. Ze worden bijeengehouden door een magnetisch veld dat laat zien hoe energie van het centrale zwarte gat wordt overgedragen aan het omringende gas.
2 NGC 1055 is ongeveer 60 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Anders dan Messier 77 zien we dit stelsel van opzij. Deze Astronomy Picture of the Day brengt beide in beeld. Hun schijnbare onderlinge afstand is ongeveer zo groot als de vollemaan.

NGC 1055, een sterrenstelsel op zijn kant

Spiraalstelsel NGC 1055 in zijaanzicht. Credit: ESO.

Deze kleurrijke streep van sterren, gas en stof is in werkelijkheid een spiraalstelsel dat NGC 1055 heet. De middellijn van dit forse sterrenstelsel, hier vastgelegd met ESO’s Very Large Telescope, is mogelijk tot wel vijftien procent groter dan die van onze Melkweg. In NGC 1055 lijken de malende armen die kenmerkend zijn voor spiraalstelsels te ontbreken, omdat we het stelsel van opzij zien. Wel vertoont het stelsel vreemde vervormingen die waarschijnlijk zijn veroorzaakt door een interactie met een groot naburig sterrenstelsel.

De omgeving van het spiraalstelsel NGC 1055. Credit:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

De vele spiraalstelsels in het heelal vertonen allerlei verschillende oriëntaties ten opzichte van de aarde. Sommige zien we als het ware van ‘boven’, zoals bijvoorbeeld het draaikolk-vormige stelsel NGC 1232. Bij een oriëntatie als deze zijn de sierlijke armen en de heldere kern van een stelsel heel goed te zien, maar is zijn driedimensionale vorm veel moeilijker herkenbaar.

Andere sterrenstelsels, zoals NGC 3521, zien we onder een hoek. Hoewel deze gekantelde objecten de driedimensionale structuur binnen hun spiraalarmen beginnen te vertonen, krijgen we pas echt inzicht in de globale vorm van een spiraalstelsel wanneer we dit van opzij zien – zoals in het geval van NGC 1055.

Het spiraalstelsel NGC 1055 in het sterrenbeeld Walvis. Credit:ESO, IAU and Sky & Telescope

Van opzij gezien wordt duidelijk hoe de sterren – zowel die in stellaire kraamkamers als die in oudere populaties – over het stelsel zijn verdeeld, en laten de ‘hoogtes’ van de relatief platte schijf en de met sterren bezaaide kern zich gemakkelijker meten. Vanuit de verblindende helderheid van het eigenlijke galactische vlak stroomt materiaal weg dat duidelijk afsteekt tegen de donkere achtergrond van de kosmos.

Dit perspectief stelt astronomen ook in staat om de eigenschappen van de uitlopers van de schijf van een sterrenstelsel te onderzoeken. Een voorbeeld daarvan is de ‘warping’ of kromming die we bij NGC 1055 zien. Plaatselijk is de schijf van dit stelsel merkwaardig gekromd en vervormd, vermoedelijk ten gevolg van interacties met het nabije sterrenstelsel M77 (eso0319) [1]Messier 77, ook bekend als NGC 1068, heeft een zeer helder kerngebied dat door een superzwaar zwart gat van energie wordt voorzien. Het is een van de meest nabije voorbeelden van een zogeheten actief … Continue reading. Deze kromming, die zich tot voorbij de kern van het stelsel lijkt voort te zetten, is hier goed te zien.

NGC 1055 staat op een afstand van ongeveer 55 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Cetus (Walvis). Deze opname is gemaakt met het FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2 (FORS2) instrument, dat gekoppeld is aan Unit Telescope 1 (Antu) van de VLT, die deel uitmaakt van de ESO-sterrenwacht op Paranal in Chili. Ze is een van de vele fraaie resultaten van ESO’s Cosmic Gems programma, een initiatief waarbij interessante, intrigerende of visueel aantrekkelijke objecten voor educatieve of publicitaire doeleinden met ESO-telescopen worden gefotografeerd. Bron: ESO.

References[+]

References
1 Messier 77, ook bekend als NGC 1068, heeft een zeer helder kerngebied dat door een superzwaar zwart gat van energie wordt voorzien. Het is een van de meest nabije voorbeelden van een zogeheten actief sterrenstelsel.

Stoffige donut rondom superzwaar zwart gat in NGC 1068 waargenomen door ALMA

Impressie van een donutachtige stofwolk rondom een superzwaar zwart gat (credit: NASA/JPL-Caltech)

Sterrenkundigen zijn er in geslaagd om voor het eerst de uit stof bestaande donutachtige wolk rondom het superzware zwarte gat in het nabije sterrenstelsel M77/NGC 1068 met behulp van de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) te fotograferen. Dergelijke zwarte gaten vinden we in alle kernen van sterrenstelsels en de meesten zijn omgeven door een hete, snel roterende accretieschijf van gas. In sommige sterrenstelsels bevindt zich rondom die schijf van gas een donkere wolk van stof, die op een donut lijkt en die een ‘torus’ wordt genoemd. M77 alias NGC 1068, een zogeheten Seyfert 2 sterrenstelsel op 50 miljoen lichtjaar afstand, bevat een centraal zwart gat met zo’n torus, een gebied waar eerder al complexe moleculen zijn aangetroffen. Vanaf de aarde gezien is die torus zéér klein, nog geen tienduizendste van de schijnbare diameter van de maan, maar toch heeft men ‘m met de 35 radioschotels van ALMA in de Atacama woestijn in Chili voor het eerst kunnen waarnemen.

De met ALMA waargenomen torus van stof in NGC 1068. AGN=Active galactic nucleus, de plek van het zwarte gat. (credit: Santiago Garcia-Burillo et al).

Door waarnemingen zoals deze hoopt men een beter beeld te kunnen krijgen hoe zwarte gaten zoals deze in staat zijn hun massa van miljoenen of soms miljarden zonsmassa te verkrijgen. Hier het vakartikel over de waarneming. Bron: New Scientist.

Gas en stof beschermen complexe moleculen rond superzwaar zwart gat

Credit: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), S. Takano et al.; NASA/ESA; A. van der Hoeven.

Japanse astronomen hebben complexe organische moleculen ontdekt in de naaste omgeving van het superzware zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel NGC 1068. Dat is verrassend omdat zulke moleculen worden afgebroken door de krachtige ultraviolette en röntgenstraling die door de materieschijf rond zo’n zwart gat wordt uitgezonden. NGC 1068, ook wel bekend als M77, is een ‘actief’ sterrenstelsel op een afstand van 47 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Walvis. Dat betekent dat het superzware zwarte gat in zijn kern daadwerkelijk materie uit de omgeving aantrekt, en omgeven is door een schijf van hete materie. Desondanks zijn er met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) complexe moleculen in die omgeving opgespoord. Dat wijst erop dat er ‘veilige havens’ zijn waar de moleculen tegen de intense straling worden afgeschermd. Waarschijnlijk bestaat die afscherming uit wolken van gas en stof. Bron: Astronomie.nl.

Hubble ziet de verborgen dieptes in het balkspiraalstelsel Messier 77

Credit: NASA, ESA & A. van der Hoeven

Een poosje terug al weer nam de Hubble ruimtetelescoop een foto van het prachtige balkspiraalstelsel Messier 77 (kortweg M77), 45 miljoen lichtjaar van ons verwijderd in het sterrenbeeld Walvis (Cetus). Vandaag publiceerde de ESA die foto, niet de originele versie van Hubble, maar de door collega-Astroblogger André van der Hoeven bewerkte versie, waarover André een jaar geleden al schreef. Dat deed hij in het kader van de internationale Hubble Hidden Treasure competitie, waarmee hij de tweede prijs won – een indrukwekkende prestatie, mag ik wel zeggen. M77 wordt ook wel gezien als een zogenaamd Seyfert stelsel, welke zich kenmerkt door intense straling, afkomstig van heet, geïoniseerd gas. Oorzaak van dat gloeiende gas is het superzware zwarte gat in de kern van M77, dat ongeveer 15 miljoen keer zo zwaar als de zon is en dat materiaal aantrekt, dat in een gloeiend hete en roterende accretieschijf rondom het zwarte gat terecht komt. In de video hieronder wordt ingezoomd op M77 en in de video daaronder wordt als het ware over het stelsel ‘gevlogen’ (panning).

Bron: Hubble.