Voor het eerst brengen sterrenkundigen een torus in beeld; een donutvormige gaswolk die superzware zwarte gaten in sommige sterrenstelsels omcirkelen.
Begin deze maand kondigde de Europese ruimtevaartorganisatie ESO aan morgen mogelijk met iets wel heel moois te komen: de eerste directe beelden van een zwart gat. Dat we staan te popelen, mag duidelijk zijn, maar ze lijken niet de enigen met astronomisch nieuws.
Ook sterrenkundigen van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) kwamen onlangs met een primeur. Ze brachten voor het eerst een zogenaamde torus in beeld; een donutvormige stofwolk die superzware zwarte gaten in onder andere radio-sterrenstelsels omcirkelt. Al jaren vermoedde men de aanwezigheid van deze ‘stofdonuts’, maar directe beelden bleven uit. Tot nu dus, schrijven de onderzoekers in vakblad The Astrophysical Journal Letters.
Lees ook:
Actieve kern
Actieve sterrenstelsels zijn stelsels die vanuit hun centrum gigantische hoeveelheden energie de ruimte in zenden. Dit gebied in de kern noemt men de actieve galactische nucleus (Engels: active galactic nucleus), oftewel AGN.
Het licht (de energie) dat deze actieve stelsels uitzenden, is het gevolg van de superzware zwarte gaten in hun kern. Die slurpen, als het putje in een met water gevulde badkuip, omringend ruimtestof naar binnen. Onder andere de frictie die daarmee gepaard gaat, verhit het materiaal zo dat het elektromagnetische straling over het hele spectrum uitzendt.
Artist impression van een van een AGN. De donutvormige ring is de torus die het zwarte gat, de schijf ruimtepuin en de jets van weggeslingerd materiaal omcirkelt. © Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Afhankelijk van hoe, en wat voor licht deze AGN-stelsels lijken uit te stralen, worden ze verder ingedeeld in onder andere quasars, blazars, Seyfert-stelsels en radio-sterrenstelsels. Al jaren vermoedde men dat een van de redenen voor de gemeten verschillen tussen typen AGN-stelsels zogenaamde torussen zijn; donutvormige stofwolken rondom de zwarte gaten die afhankelijk van het perspectief een deel van het spektakel aan het zicht onttrekken.
Donutwolk
Voor het eerst wisten de NRAO-onderzoekers zo’n torus in beeld te brengen. Met behulp van de Very Large Array (VLA) in Nieuw-Mexico in de VS zoomde het team hiervoor in op Cygnus A, een van de helderste radio-sterrenstelsels aan de hemel. In het binnenste van dit stelsel, dat een ruime 760 miljoen lichtjaar van aarde ligt, schuilt een superzwaar zwart gat met ongeveer 2,5 miljard maal de massa van onze zon.
Dit is de afbeelding die met behulp van de VLA van Cygnus A gemaakt kon worden (met labels). De donut-vormige torus is duidelijk te zien. © Carilli et al., 2019, NRAO/AUI/NSF
“Cygnus A is iconisch”, mailt sterrenkundige Raffaella Morganti (ASTRON, Rijksuniversiteit Groningen). “Voor zo’n krachtig object ligt het relatief dicht in de buurt. Daar hebben de onderzoekers goed gebruik van gemaakt.” De aanwezigheid van de torus in Cygnus A verbaast volgens Morganti niemand. “Het is het directe beeld dat de onderzoekers ervan wisten te schieten dat deze resultaten zo spannend maken.”
Aan de hand van de afbeelding konden de onderzoekers een schatting maken van de straal van de ‘donutwolk’ – een flinke 900 lichtjaren. “En het bevestigt het beeld dat we van deze structuur hadden”, besluit de sterrenkundige.
ALMA
Het vermoeden van de aanwezigheid van torussen in actieve sterrenstelsels is met het directe beeld dus bevestigd, maar als het aan de onderzoekers ligt, blijft het daar niet bij. In de toekomst wil het team de donutvormige wolk om het superzware zwarte gat in Cygnus A verder uitpluizen, want vragen zijn er nog genoeg. Volgens de onderzoekers zouden metingen met bijvoorbeeld ALMA in Chili daarbij kunnen helpen.
Bronnen: Astrophysical Journal Letters, National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Beeld: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF; Carilli et al., 2o19, NRAO/AUI/NSF
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!