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.

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.

Russische astrofysici onderzoeken wormgat-kandidaten tussen actieve galactische kernen

Een team Russische astrofysici o.l.v. Mikhail Piotrovich verbonden aan het Centraal Astronomisch Observatorium, Pulkovo, St. Petersburg, heeft de hypothese geopperd dat ongewone hoogenergetische gammaflitsen mogelijk zouden kunnen onthullen dat wat supermassieve zwarte gaten (SMBH’s) lijken, in werkelijkheid wormgaten blijken te zijn. Bij deze nieuwe zoekmethode voor potentiële wormgaten, detectie aan de hand van ongebruikelijke gammaflitsen, stelt Piotrovich en zijn team dat deze supermassieve zwarte gaten feitelijk de ‘ingang’ of ‘mond’ vormen tot deze wormgaten. Een wormgat, ook bekend als Einstein-Rosenbrug, is een hypothetische mogelijkheid om binnen ruimtetijd sneller dan het licht te reizen, ze vormen a.h.w. speculatieve bruggen tussen verre locaties in de ruimte, en bieden zo een potentiële kosmische snelkoppeling naar bestemmingen die met andere middelen onbereikbaar zouden zijn. Hoewel wormgaten worden voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie, moet hun bestaan i.t.t. zwarte gaten, nog empirisch worden bewezen. Toch lijken ze in veel opzichten op elkaar. Beide soorten objecten zijn extreem compact en bezitten een buitengewoon sterke aantrekkingskracht. Het belangrijkste verschil is dat objecten uit zwarte gaten, na het passeren van de waarnemingshorizon van het zwarte gat – de drempel waar de snelheid die nodig is om aan de zwaartekracht van het zwarte gat te ontsnappen groter is dan de snelheid van het licht – niet meer kunnen ontsnappen terwijl elk object dat een wormgat binnengaat, in theorie van koers zou kunnen veranderen.

Lees verder

Enorme halo rondom Andromedastelsel bestaat uit twee delen, aldus Hubble waarnemingen

Impressie van de enorme halo rondom het Andromedastelsel, als we dat met onze ogen aan de hemel zouden kunnen zien. Het Andromedastelsel zelf is het kleine schijfje in het midden van de halo. NASA, ESA, J. DePasquale and E. Wheatley (STScI), and Z. Levay (background image).

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Hubble ruimtetelescoop de enorme halo van geïoniseerd gas rondom het Andromedastelsel (M31) verder kunnen bestuderen. Daaruit is naar voren gekomen dat de halo, die in 2015 al eens eerder werd bestudeerd, uit twee afzonderlijke delen bestaat, twee schillen als het ware óm het Andromedastelsel. De binnenste schil reikt tot een half miljoen lichtjaar en het gas is er erg complex en dynamisch, vermoedelijk doordat er een sterke interactie is met gas dat door supernovae vanuit de schijf van het Andromedastelsel in de halo wordt geblazen. Daarbuiten bevindt zich nog een andere schil, die meer homogeen is en die ook veel heter is dan de binnenste schil. Die schil reikt 1,3 miljoen lichtjaar, op sommige plekken zelfs 2 miljoen lichtjaar ver. Bedenk dat het Melkwegstelsel en het Andromedastelsel zo’n 2,5 miljoen lichtjaar van elkaar af staan, dus grote kans dat de halo’s van de twee buurstelsels elkaar al raken.

Impressie van de halo en de 43 quasars achter de halo. Credits: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI).

Het licht van de halo van het Andromedastelsel is zo zwak dat zelfs Hubble het niet kan zien. Wat men deed was middels Project AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda) met Hubble kijken naar 43 quasars, zeer ver verwijderde sterrenstelsels met een actief superzwaar zwart gat. Gezien vanaf de aarde staan de quasars achter het Andromedastelsel en diens halo. Als het licht van de quasars door de halo van het Andromedastelsel gaat wordt een deel ervan geabsorbeerd door het gas daar en dát kan Hubble wel waarnemen. Op die wijze kon men met Hubble’s Cosmic Origins Spectrograph (COS)  de absorptie in het UV-deel van het spectrum meten en meer te weten komen over de halo rondom het Andromedastelsel. In de halo kwam men zware elementen tegen (metalen genoemd), hetgeen wijst op verontreiniging van het gas door de supernovae in de schijf van Andromeda, de producten van zware elementen. De halo blijkt zo groot te zijn dat als je als mens de halo met je blote ogen zou kunnen zien de halo drie keer zo groot zou zijn als het sterrenbeeld Grote Beer in de breedte. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan de halo, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: NASA.

De jet van 3C 279 lijkt véél sneller te gaan dan het licht. Hoe kan dat?

De waarnemingen april 2017 aan de twee delen van de jet van 3C 279, die het dichtste bij de waarnemingshorizon van het zwarte gat liggen. Credit: Kim et al.

De waarnemingen met de Event Horizon Telescope (EHT) aan de jet van de quasar 3C 279 [1]Eigenlijk moet ik zeggen blazar 3C 279. in het sterrenbeeld Maagd – zie het bericht over de kurkentrekkervormige jet van eergisteren – laten één eigenaardig verschijnsel zien: gedurende de vier dagen van waarnemingen in april 2017 is gezien dat één deel van de jet 1,3 microboogseconde en een ander deel 1,5 microboogseconde per dag is opgeschoven, dat wil zeggen dat die delen 15 resp. 20 keer zo snel gingen als de lichtsnelheid, rekening houdend met de afstand van 3C 279 tot de aarde (5 miljard lichtjaar). Ding dong, kom er maar in: 15c en 20c voor delen van de jet van 3C 279! Gaan die delen echt zo snel, veel sneller dan het licht? Dan had dat toch van alle voorpagina’s af moeten spatten, want dan was Einstein’s Relativiteitstheorie in de prullenbak beland? Nee, de verklaring is eenvoudig en zeker geen voorpaginanieuws: de jet lijkt sneller te gaan dan het licht, maar dat is slechts ‘gezichtsbedrog’. Het gas in de jet gaat wel relativistisch snel, zo’n 99,5% van de lichtsnelheid, maar het gaat niet sneller dan c, de lichtsnelheid. Dat wordt ook wel superluminale beweging genoemd. De verklaring daarvoor is als volgt:

Superluminale beweging
Superluminale beweging wordt veroorzaakt doordat de jets zeer dicht bij de lichtsnelheid naar de waarnemer reizen, in het geval van 3C 279 is dat 99,5% van de lichtsnelheid, en de hoek van de gezichtslijn klein is t.o.v. de richting waar de jet heen wijst (zie de afbeelding hieronder).

Credit: NASA

Het gas in de jet zendt straling uit, vooral de electronen door het magnetisch veld in de vorm van synchrotronstraling. Dat doet het gas op elk punt van het pad dat gevolgd wordt en daardoor nadert het licht dat het gas uitzendt de waarnemer niet veel sneller dan de jet zelf. Hierdoor heeft het licht dat gedurende periode x jaren van de reis van de jet wordt uitgestraald, geen x lichtjaar afstand tussen het voorste uiteinde (het vroegste uitgestraalde licht, dicht bij het zwarte gat) en het achterste uiteinde (het laatste uitgestraalde licht, ver weg van het zwarte gat).

Credit: Max Planck Instituut.

De complete “lichttrein” komt dus over een veel kortere periode (1/10e van x of 1/20e van x) bij de waarnemer aan, waardoor het voor de waarnemer lijkt alsof de jet zich in tangentiële richting sneller dan de lichtsnelheid beweegt. Doordat de jet al met bijna de lichtsnelheid naar ons toe komt heeft de straling ervan dus nog minder tijd nodig om de waarnemer te bereiken.

Overigens werd deze week ook een ander vakartikel gepubliceerd over de studie aan de jet van 3C 273, een andere quasar in Maagd. Ook die blijkt superluminaal te zijn en wel met een schijnbare snelheid van 6c. Bron: Francis Naukas + Wikipedia.

References[+]

References
1 Eigenlijk moet ik zeggen blazar 3C 279.

Superzwaar zwart gat ontdekt dat tot een recordafstand stervorming stimuleert

Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/R. Gilli et al.; Radio NRAO/VLA; Optical: NASA/STScI

Gebruikmakend van een aantal telescopen in de ruimte en op aarde hebben sterrenkundigen in een ver verwijderd sterrenstelsel een superzwaar zwart gat ontdekt die tot een recordafstand de vorming van sterren stimuleert. En da’s best bijzonder, want in de meeste gevallen werken superzware zwarte gaten juist remmend op de vorming van nieuwe sterren. Sterren ontstaan als moleculaire gas- en stofwolken afkoelen en krimpen, maar door hun sterke activiteit zorgen superzware zwarte gaten voor opwarming en dat verhinderd het ontstaan van nieuwe, jonge sterren. Niet dus in de quasar SDSS J1030+0524. Die is bestudeerd door de Chandra ruimtetelescoop (röntgenstraling), Karl Jansky Very Large Array (VLA, radiotelescopen op aarde), de Hubble Space Telescope (optisch en UV). Die quasar staat maar liefst 9,9 miljard lichtjaar ver weg, op de foto hierboven iets rechts van de heldere geelgekleurde voorgrondster (zie ook de gelabelde versie van de foto hieronder). Wat blijkt uit de waarnemingen: dat het superzware zwarte gat in het centrum van de quasar niet zorgt voor afremming van de stervorming in z’n omgeving, maar dat hij ‘positieve feedback’ geeft, zoals ze dat noemen, dat wil zeggen dat het de stervorming stimuleert. En dat niet alleen. Het blijkt dat die stimulering tot recordlengte plaatsvindt, dat tot een recordlengte van miljoenen lichtjaar afstand de vorming van sterren verhoogd is door de invloed van het zwarte gat.

De sterrenkundigen die het onderzoek deden denken dat de stervorming in zowel de quasar zelf als in vier sterrenstelsels in de buurt 100 tot 400% hoger is als in vergelijkbare sterrenstelsels. Al die sterrenstelsels zijn gelegen in de energierijke jet of straalstroom, die door het zwarte gat in SDSS J1030+0524 naar twee kanten toe wordt uitgespuwd. Hieronder een video over de quasar en z’n gedrag.

In Astronomy & Astrophysics zal een artikel verschijnen, hier alvast te lezen. Bron: Chandra.