Aan de hand van waarnemingen met ALMA en gegevens van de MUSE-spectrograaf van ESO’s Very Large Telescope is een kolossale fontein van moleculair gas ontdekt, die wordt aangedreven door een zwart gat in het helderste sterrenstelsel van de cluster Abell 2597. De volledige galactische cyclus van instroom en uitstroom die zo’n enorme kosmische fontein aandrijft is nooit eerder binnen één stelsel waargenomen. Op slechts één miljard lichtjaar van ons vandaan, in de nabije cluster die bekendstaat als Abell 2597, bevindt zich een reusachtige galactische fontein. In het hart van een van de stelsels in deze cluster is een enorme straal van koud moleculair gas waargenomen die de ruimte in spuit en vervolgens als een intergalactische stortbui op het zwarte gat neerregent.
De in- en uitstroom van zo’n enorme kosmische fontein zijn nog nooit eerder gezamenlijk waargenomen. Ze vinden hun oorsprong in de binnenste 100.000 lichtjaar van het helderste sterrenstelsel in Abell 2597. ‘Dit is mogelijk het eerste stelsel waarin we duidelijk bewijs aantreffen voor zowel de instroom van koud moleculair gas naar het zwarte gat toe en de uitstroom van de jets die het zwarte gat lanceert’, aldus Grant Tremblay van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en voormalig ESO Fellow, die leiding gaf aan dit onderzoek. ‘Het superzware zwarte gat in het centrum van dit reuschtige sterrenstelsel fungeert als de mechanische pomp in een fontein.’ Tremblay en zijn team gebruikten ALMA om de posities en bewegingen van koolstofmonoxidemoleculen in de nevel te volgen. Deze koude moleculen, met temperaturen tot minus 250 à 260 °C, bleken naar binnen – dat wil zeggen: naar het zwarte gat toe – te vallen. Het team maakte ook gebruikt van gegevens van het MUSE-instrument van de Very Large Telescope van ESO om warmer gas te kunnen volgen dat in de vorm van jets door het zwarte gat wordt gelanceerd.
‘Het unieke aspect hier is een zeer nauwkeurige gecombineerde analyse van de bron met behulp van gegevens van ALMA en MUSE’, legt Tremblay uit. ‘Deze twee faciliteiten vormen een ongelooflijk krachtige combinatie.’ Tezamen geven de beide sets gegevens een compleet beeld van het proces: koud gas valt in de richting van het zwarte gat, waardoor deze wordt geactiveerd en in reactie daarop twee snel bewegende jets van gloeiende plasma de ruimte in blaast. Deze jets spuiten vervolgens als spectaculaire galactische fonteinen het zwarte gat uit. Het plasma kan echter niet aan de zwaartekrachtsgreep van het sterrenstelsel ontsnappen: het koelt af, vertraagt en regent uiteindelijk weer terug naar het zwarte gat, waarna de cyclus opnieuw begint.
Deze unieke waarneming zou licht kunnen werpen op de levenscyclus die sterrenstelsels doorlopen. Het onderzoeksteam denkt dat dit proces niet alleen universeel is, maar ook essentieel voor ons begrip van de vorming van sterrenstelsels. Hoewel de instroom en uitstroom van koud moleculair gas beide eerder zijn gedetecteerd, is het voor het eerst dat beide binnen één stelsel zijn gedetecteerd. Daarmee is het bewijs geleverd dat zij deel uitmaken van één en hetzelfde grootschalige proces. Abell 2597 bevindt zich in het sterrenbeeld Waterman en is genoemd naar de Abell-catalogus van rijke clusters van sterrenstelsels, waarin hij is opgenomen. Deze catalogus omvat ook talrijke andere clusters, waaronder de Fornaxcluster, de Herculescluster en de Pandoracluster.
Meer info
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A Galaxy-Scale Fountain of Cold Molecular Gas Pumped by a Black Hole’, dat in The Astrophysical Journal is verschenen.Het onderzoeksteam bestond uit G.R. Tremblay (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS; Yale Center for Astronomy and Astrophysics, Yale University, New Haven, VS), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Sorbonne University, Parijs, Frankrijk), J.B.R. Oonk (ASTRON, Dwingeloo; Sterrewacht Leiden), H.R. Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, VK), M.A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, VS), M. Gaspari (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, VS), B. Husemann (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland), P.E.J. Nulsen (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS; ICRAR, University of Western Australia, Crawley, Australië), B.R. McNamara (Physics & Astronomy Department, Waterloo University, Canada), S.L. Hamer (CRAL, Observatoire de Lyon, Université Lyon, Frankrijk), C.P. O’Dea (Department of Physics & Astronomy, University of Manitoba, Winnipeg, Canada; School of Physics & Astronomy, Rochester Institute of Technology, VS), S.A. Baum (School of Physics & Astronomy, Rochester Institute of Technology, VS; Faculty of Science, University of Manitoba, Winnipeg, Canada), T.A. Davis (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, VK), M. Donahue (Physics and Astronomy Department, Michigan State University, East Lansing, VS), G.M. Voit (Physics and Astronomy Department, Michigan State University, East Lansing, VS), A.C. Edge (Department of Physics, Durham University, VK), E.L. Blanton (Astronomy Department and Institute for Astrophysical Research, Boston University, VS), M.N. Bremer (H.W. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, VK), E. Bulbul (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), T.E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington, DC, VS), L.P. David (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), L.O.V. Edwards (Physics Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, VS), D. Eggerman (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, Yale University, New Haven, VS), A.C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, VK), W. Forman (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), C. Jones (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), N. Kerman (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, Yale University, New Haven, VS), R.P. Kraft (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), Y. Li (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, VS; Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, VS), M. Powell (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, Yale University, New Haven, VS), S.W. Randall (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), P. Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, Sorbonne University, Parijs, Frankrijk), A. Simionescu (Institute of Space and Astronautical Science [ISAS], Kanagawa, Japan), Y. Su (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS), M. Sun (Department of Physics and Astronomy, University of Alabama in Huntsville, VS), C.M. Urry (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, Yale University, New Haven, VS), A.N. Vantyghem (Physics & Astronomy Department, Waterloo University, Canada), B.J. Wilkes (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS) en J.A. ZuHone (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, VS).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili en strategisch partner Australië. 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) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
