Quasars zijn sterrenstelsels met een zeer actief superzwaar zwart gat in hun centrum. Zo’n zwart gat is omringd door een draaiende schijf van extreem heet materiaal dat vaak langs de rotatie-as van de schijf in de vorm van lange ‘jets’ wordt weggeblazen. Een quasar kan helderder stralen dan alle sterren in de rest van zijn moederstelsel bij elkaar. Een team onder leiding van Damien Hutsemékers van de Universiteit van Luik heeft het FORS-instrument van de VLT gebruikt om 93 quasars te onderzoeken waarvan bekend was dat ze kolossale groeperingen vormen die zich over miljarden lichtjaren uitstrekken. Deze objecten worden gezien in een tijd dat het heelal nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had. ‘De eerste merkwaardigheid die ons opviel was dat de rotatie-assen van sommige van deze quasars dezelfde oriëntatie vertonen – ondanks het feit dat deze quasars miljarden lichtjaren uit elkaar staan,’ zegt Hutsemékers.
Vervolgens onderzocht het team of de rotatie-assen niet alleen onderling dezelfde oriëntatie vertonen, maar zich ook richten naar de grootschalige structuur van het heelal in hun tijd. Door naar de verdeling van sterrenstelsels op schalen van miljarden lichtjaren kijken, hebben astronomen vastgesteld dat de stelsels niet gelijkmatig zijn verdeeld. Ze vormen een kosmisch web van draden en knooppunten rond leemtes waar bijna geen sterrenstelsels te zien zijn. Deze intrigerende, oogstrelende materieverdeling staat bekend als de groteschaalstructuur. De nieuwe VLT-resultaten wijzen erop dat de rotatie-assen van de quasars de neiging hebben om evenwijdig te staan aan de groteschaalstructuur waar zij deel van uitmaken. Dus als een quasar zich in een lang filament bevindt, heeft de rotatie-as van zijn centrale zwarte gat vaak dezelfde oriëntatie als het filament. De onderzoekers schatten dat de kans dat deze eendracht op toeval berust minder dan 1 procent bedraagt.
‘Een correlatie tussen de oriëntatie van quasars en de structuur waartoe ze behoren is een belangrijke voorspelling van numerieke modellen van de evolutie van ons heelal. Onze data vormen de eerste observationele bevestiging van dit effect, op schalen die veel groter zijn dan wat tot nu toe bij normale sterrenstelsels was waargenomen,’ aldus Dominique Sluse van het Argelander-Institut für Astronomie in Bonn, Duitsland, en de Universiteit van Luik. De onderzoekers konden de rotatie-assen of de jets van de quasars niet rechtstreeks waarnemen. In plaats daarvan maten ze de polarisatie van het licht van elke quasar. In negentien gevallen werd een duidelijk gepolariseerd signaal ontdekt. Door de polarisatierichting met andere informatie te combineren, kon de stand van de accretieschijf rond de zwarte gaten worden afgeleid, en daarmee dus ook de richting van de rotatie-as van de quasar. ‘De eendrachtige oriëntatie die uit deze nieuwe data naar voren komt, op schalen die nog groter zijn dan wat de huidige simulaties voorspellen, kan erop wijzen dat er nog een ingrediënt ontbreekt in onze heelalmodellen,’ concludeert Dominique Sluse.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Alignment of quasar polarizations with large-scale structures’, van D. Hutsemékers et al., dat op 19 november 2014 in het tijdschrift Astronomy & Astrophysicsverschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit D. Hutsemékers (Institut d’Astrophysique et de Géophysique, Universiteit van Luik), L. Braibant (Luik), V. Pelgrims (Luik) en D. Sluse (Argelander-Institut für Astronomie, Bonn, Duitsland; Luik.
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
