Astronomen hebben met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) een quasar ontdekt die materie uitstoot met een kracht die zeker vijf keer groter is dan wat ooit is waargenomen. Quasars zijn de extreem heldere kernen van sterrenstelsels, die door superzware zwarte gaten worden aangedreven. Veel quasars stoten kolossale hoeveelheden materie uit, en deze uitstoot speelt een sleutelrol bij de evolutie van sterrenstelsels.
Tot nu toe was echter bij geen enkele quasar een materiestroom waargenomen die zo sterk was als door theoretici was voorspeld. Quasars zijn de intens heldere kernen van verre sterrenstelsels, die door enorme zwarte gaten van energie worden voorzien. Bij dit nieuwe onderzoek is met het instrument X-shooter van de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op Paranal (Chili) heel gedetailleerd naar een van deze energierijke objecten gekeken: SDSS J1106+1939.
Hoewel zwarte gaten vooral bekendstaan als materie-verslinders, blazen de meeste quasars een deel van de aangetrokken materie met hoge snelheid hun omgeving in. ‘We hebben de krachtigste quasar-materiestroom ontdekt die we kennen. Het tempo waarin energie wordt afgevoerd door de enorme materiestroom van SDSS J1106+1939 is minstens twee miljoen miljoen keer zo groot als de energieproductie van de zon. Oftewel ongeveer honderd keer de totale energieproductie van het Melkwegstelsel – echt een monsterachtige hoeveelheid,’ zegt onderzoeksleider Nahum Arav (Virginia Tech, VS). ‘Het is voor het eerst dat bij een quasar een materiestroom is waargenomen met een energie die aan de theoretische verwachtingen voldoet.’
Veel theoretische modellen wijzen erop dat de uitwerking van zo’n materiestroom op het omringende sterrenstelsel veel raadsels uit de moderne kosmologie kan helpen oplossen, zoals de vraag wat het verband is tussen de massa van een sterrenstelsel en de massa van zijn centrale zwarte gat, en de vraag waarom het heelal zo weinig grote sterrenstelsels telt. Maar of quasars in staat zijn om een materiestroom te produceren die deze verschijnselen kan veroorzaken was tot nu toe onduidelijk [2].
De nu ontdekte materiestroom bevindt zich op ongeveer duizend lichtjaar van het superzware zwarte gat in het hart van de quasar SDSS J1106+1939. De uitstoot van materie is minstens vijf keer zo krachtig als die van de vorige recordhouder [3]. Het onderzoek laat zien dat er jaarlijks ongeveer vierhonderd zonsmassa’s aan materie van de quasar wegstroomt, met een snelheid van 8 000 kilometer per seconde.
‘Zonder de hoogwaardige gegevens van de X-shooter-spectrograaf van de VLT was deze ontdekking niet mogelijk geweest,’ zegt Benoit Borguet (Virginia Tech, VS), hoofdauteur van het nieuwe onderzoeksartikel. ‘We konden nu voor het eerst de omgeving van de quasar gedetailleerd onderzoeken.’
Naast SDSS J1106+1939 hebben de astronomen nog een tweede quasar met een krachtige materiestroom waargenomen. Omdat het typische voorbeelden zijn van een veelvoorkomend, maar tot nu toe weinig onderzocht soort quasars [4], zouden deze resultaten van toepassing moeten zijn op heldere quasars overal in het heelal. Borguet en zijn collega’s doen momenteel onderzoek aan nog stuk of twaalf van zulke quasars, om te controleren of dat inderdaad zo is.
‘Ik was al tien jaar op zoek naar zoiets als dit,’ zegt Nahum Arav. ‘Het is dus heel spannend om eindelijk een materiestroom te ontdekken die zo monsterachtig is als voorspeld!’
Noten
[1] Het team nam SDSS J1106+1939 en J1512+1119 in april 2011 en maart 2012 waar met de X-shooter-spectrograaf die aan ESO’s VLT is gekoppeld. Door het licht tot zijn samenstellende kleuren te ontleden, en het aldus verkregen spectrum gedetailleerd te onderzoeken, konden de astronomen de snelheid en andere eigenschappen van de materie in de omgeving van de quasars bepalen.
[2] De krachtige materiestroom die bij SDSS J1106+1939 is waargenomen, bevat genoeg kinetische energie om de terugkoppelingsprocessen die zich in actieve sterrenstelsels afspelen sterk te kunnen beïnvloeden. Daarvoor is doorgaans een toevoer van mechanische energie vereist die gelijk is aan ruwweg vijf procent van de totale lichtkracht van de quasar. Het tempo waarin de materiestroom energie overdraagt wordt de kinetische lichtkracht genoemd.
[3] SDSS J1106+1939 heeft een uitstoot met een kinetisch vermogen van ten minste 1046 ergss−1. De afstanden van de materiestromen tot de centrale quasar (300-8000 lichtjaar) waren groter dan verwacht, wat erop wijst dat ze zijn waargenomen op grote afstand van het gebied waar de versnelling van de materie heeft plaatsgevonden (0,03-0,4 lichtjaar).
[4] Zulke quasars worden brede-absorptielijnquasars of BAL-quasars genoemd.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Major contributor to AGN feedback: VLT X-shooter observations of SIV BAL QSO outflows’, dat in The Astrophysical Journal zal verschijnen. Het onderzoeksteam bestaat uit B.C.J. Borguet (Virginia Tech, VS), N. Arav (Virginia Tech), D. Edmonds (Virginia Tech), C. Chamberlain (Virginia Tech), C. Benn (Isaac Newton Group of Telescopes, Spanje). Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO).
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.
