Matus Rybak (Universiteit Leiden) was in 2015 met collega's aan het zoeken naar koud gas in het sterrenstelsel RXJ1131-1231. Dit sterrenstelsel – een quasar met een superzwaar zwart gat in het midden – in het sterrenbeeld Beker is een favoriet van astronomen omdat tussen het stelsel en de aarde nog een sterrenstelsel zit dat als een lens werkt. Daardoor is het sterrenstelsel drie keer tegelijk en vergroot te zien. Een verschijnsel dat bekendstaat als macrolensing.
Rybak en collega's bestudeerden het sterrenstelsel met behulp van de ALMA-telescoop die vanaf een Chileense hoogvlakte (sub-)millimeterstraling opvangt. Ze zagen dat de drie afbeeldingen van het sterrenstelsel los van elkaar veranderden van helderheid. "Dat is een smoking-gun voor microlensing, een vergoting die ontstaat wanneer zich een ster tussen het voorgrond-sterrenstelsel en de waarnemer bevindt", zegt Rybak. "En dat schreeuwde om meer onderzoek."
De combinatie van microlensing met macrolensing maakt zaken zichtbaar die met de beste telescopen ter wereld en met macrolensing alleen onzichtbaar blijven. “Bij dit ‘dubbele inzoomen’ (de vergroting door het sterrenstelsel en die door de ster) is het dus alsof je twee vergrootglazen op elkaar legt”, aldus Rybak. In 2020 keek het team daarom opnieuw naar het stelsel en konden ze de helderheidverschillen van de quasar volgen.
De astronomen zagen dat de quasar knipperde op tijdschalen van jaren. Dat de quasar knippert in millimeterstraling is bijzonder, want die straling ontstaat vooral bij kalm stof en rustig gas. De onderzoekers vermoeden dat de straling afkomstig is van de corona, een hete, magnetisch en actieve donutachtige band rond het superzware zwarte gat. Er was al wel eerder millimeterstraling in de buurt van een zwart gat waargenomen, maar het bleef onduidelijk of het om stof ging of om andere mechanismen.
Rybak werkte samen met onder anderen Dominique Sluse (Leuven) en Frédéric Courbin (Barcelona). Zij waren in 2008 pioniers op het gebied van microlenzen in zichtbaar licht. Nu, 17 jaar later, is het voor het eerst gelukt om dit met millimeterstraling te doen.
De onderzoekers hebben inmiddels waarneemtijd toegewezen gekregen om de quasar te bestuderen met de Chandra-röntgentelescoop. Uiteindelijk willen ze met microlensing de temperatuur en de magnetische velden dicht bij het zwarte gat bestuderen. Dat is belangrijk omdat de omstandigheden in de buurt van het zwarte gat het hele omringende sterrenstelsel beïnvloeden.
Preprint-artikel