Persbericht

De turbulente geboorte van een quasar

ALMA ontfutselt geheimen aan het helderste sterrenstelsel in het heelal

15 januari 2016

Het helderste sterrenstelsel in het heelal dat we kennen – de quasar W2246-0526, die we zien zoals hij was toen het heelal minder dan 10% van zijn huidige leeftijd had – is zo turbulent dat het bezig is om zijn hele voorraad stervormingsgas uit te stoten. Dat blijkt uit nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Quasars zijn verre sterrenstelsels met een zeer actief superzwaar zwart gat in het centrum, dat krachtige jets van deeltjes en straling uitbraakt. De meeste quasars zijn heel helder, maar een kleine fractie [1] van deze energetische objecten behoort tot de bijzondere klasse van de Hot Dust-Obscured Galaxies – kortweg ‘Hot DOGs’ genoemd. Tot deze hete, stofrijke stelsels behoort ook WISE J224607.57-052635.0 [2], het helderste sterrenstelsel dat we kennen.

Voor het eerst heeft een team van onderzoekers, onder leiding van Tanio Díaz-Santos van de Universidad Diego Portales in Santiago, Chili, de unieke capaciteiten van ALMA ingezet om ín W2246-0526 te kijken. Daarbij is de snelheid gemeten van geïoniseerde koolstofatomen die zich tussen de sterren van dit sterrenstelsel bevinden.

‘We hebben grote hoeveelheden van dit interstellaire materiaal ontdekt die zich extreem turbulent en dynamisch gedragen,’ vertelt hoofdauteur Tanio Díaz-Santos. ‘Het gas raast met ongeveer twee miljoen kilometer per uur door het stelsel.’

De astronomen denken dat dit turbulente gedrag verband kan houden met de extreme helderheid van het stelsel. W2246-0526 produceert ruwweg evenveel licht als 350 biljoen zonnen. Deze opzienbarende helderheid is te danken aan een schijf van superheet gas dat naar het superzware zwarte gat in de kern van het stelsel spiraalt. Het licht van de oogverblindend heldere accretieschijf in het centrum van deze Hot DOG ontsnapt niet direct: het wordt geabsorbeerd door een omringende dikke ‘deken’ van stof die de energie weer uitzendt in de vorm van infrarood licht [4].

Deze krachtige infraroodenergie heeft een directe en heftige uitwerking op het complete sterrenstelsel. Het gebied rond het zwarte gat is minstens honderd keer zo helder als de rest van het stelsel bij elkaar. Deze lokale, maar zeer intense straling oefent een enorme druk uit op W2246-0526 als geheel [5].

‘De enorme hoeveelheid infraroodenergie doet ons vermoeden dat het stelsel zich in een overgangsstadium bevond,’ zegt medeauteur Peter Eisenhardt, die als WISE-projectwetenschapper is verbonden aan NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

‘ALMA heeft nu laten zien dat de ziedende oven in dit sterrenstelsel de pan doet overkoken,’ voegt Roberto Assef, ook van de Universidad Diego Portales en leider van de ALMA-waarnemingen, daaraan toe.

Als deze turbulente omstandigheden voortduren, zou de intense infraroodstraling al het interstellaire gas van het sterrenstelsel doen wegkoken. Modellen voor de evolutie van sterrenstelsels die op de nieuwe ALMA-gegevens zijn gebaseerd, wijzen erop dat W2246-0526 al interstellair gas alle kanten op wegblaast.

‘Als dit patroon zich voortzet, is het denkbaar dat W2246 zich uiteindelijk zal ontwikkelen tot een meer traditionele quasar,’ concludeert Manuel Aravena, ook van de Universidad Diego Portales. ‘Alleen ALMA, met zijn ongekende beeldscherpte, kan ons dit object in genoeg detail laten zien om deze belangrijke episode in het leven van dit sterrenstelsel te kunnen doorgronden.’

Noten

[1] Slechts één op de 3000 quasars die we kennen behoort tot de Hot DOGs.

[2] De volledige aanduiding van dit object is WISE J224607.57-052635.0. Het is ontdekt door de NASA-satelliet Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en de rest van de naam geeft de exacte hemelpositie van de quasar aan.

[3] ALMA is bij uitstek geschikt voor de detectie voor de zwakke millimeterstraling die door koolstofatomen wordt uitgezonden.

[4] Door de uitdijing van het heelal wordt de infraroodstraling van W2246-0526 onderweg naar de aarde ‘uitgerekt’ tot de (langere) millimetergolven waar ALMA heel gevoelig is.

[5] In de meeste quasars is deze verhouding veel kleiner. Astronomen noemen het proces van de onderlinge interactie tussen het centrale zwarte gat van een sterrenstelsel en de rest van zijn materiaal ‘feedback’.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The Strikingly Uniform, Highly Turbulent Interstellar Medium of The Most Luminous Galaxy in the Universe’ van by T. Díaz-Santos et al., dat in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters wordt gepubliceerd.

Het onderzoeksteam bestaat uit T. Díaz-Santos (Universidad Diego Portales, Santiago, Chili), R.J. Assef (Universidad Diego Portales, Santiago, Chili), A.W. Blain (University of Leicester, VK), C.-W. Tsai (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Californië, VS), M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chili), P. Eisenhardt (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Californië, VS), J. Wu (University of California Los Angeles, Californië, VS), D. Stern (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Californië, VS) en C. Bridge (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Californië, VS).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. 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 specifiek 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. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

•  Onderzoeksartikel

•  Foto's van ALMA

Contact

Tanio Díaz-Santos
Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
E-mail: tanio.diaz@mail.udp.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media