Met een telescoop zo groot als Europa zijn laserstralen opgevangen, afkomstig uit de draaikolk rond een zwart gat in het verre sterrenstelsel Markarian 231. Het klinkt als goedkope science fiction, maar toch is dat in wezen wat Hans-Rainer Kloeckner en collega's deze week in Nature publiceren.
De kosmische laser zendt geen zichtbaar licht uit, maar microgolven met een golflengte van 18 centimeter, zodat het in feite een maser betreft. Normale bronnen, zoals een lamp of een ster, zenden straling over een zeer grote bandbreedte uit. Lasers en masers stralen alle beschikbare energie op slechts een of enkele zeer scherp bepaalde golflengtes uit, waardoor de lichtsterkte bij die golflengte talloze malen verhoogd wordt. Op aarde is subtiele apparatuur nodig om dit effect na te bootsen, maar in het heelal kunnen onder bepaalde voorwaarden de gasschillen rond sterren en andere compacte objecten spontaan gaan m(/l)aseren.
De gebruikte radio telescoop is in feite een Europees netwerk van de grote radiotelescopen, het European VLBI Network (EVN), die software-matig aan elkaar geschakeld zijn waardoor een virtuele schotelantenne zo groot als Europa ontstaat (en zelfs inclusief China en Zuid Afrika). Deze techniek heet 'Very Long Baseline Interferometry'. De verwerking van data van dit netwerk van telescopen wordt routinematig gedaan met de nieuwe EVN correlator bij JIVE (Joint Institute for VLBI in Europe) in Dwingeloo.
Markarian 231 bestaat waarschijnlijk uit twee sterrenstelsels op 500 miljoen lichtjaar afstand die met elkaar in botsing gekomen zijn en bezig zijn samen te smelten. Het superzware zwarte gat in de kern (ongeveer 50 miljoen keer zo zwaar als de zon) is bezig invallend gas op te slokken, waardoor een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. Markarian 231 is daardoor in infrarood licht bekeken het helderste sterrenstelsel in ons deel van het heelal. De kern van Markarian 231 blijkt maserstraling uit te zenden, die wordt opgewekt door hydroxyl-moleculen (chemische formule OH). De kern van dit actieve sterrenstelsel laat maser-werking zien net zoals bij de gasschillen rond sterren, maar met een helderheid die nog miljoenen malen groter is, vandaar de benaming Megamaser.
De Megamaser in Markarian 231 is door het team van Kloeckner nu zeer nauwkeurig waargenomen en geanalyseerd, waardoor allerlei details over vorm en beweging afgeleid konden worden. De Megamaser blijkt een wolk gas te zijn in de vorm van een autobinnenband, maar dan met een diameter van 500 lichtjaar, die met hoge snelheid om het zwarte gat roteert.
Dankzij de virtuele EVN-telescoop konden nog details worden onderscheiden met een grootte van enige tientallen lichtjaren. Vanwege de enorme afstand tot het sterrenstelsel is dit een resolutie (0,04 boogseconde) waaraan geen enkele optische telescoop kan tippen. Bovendien wordt de kern van zulke sterrenstelsels optisch verduisterd door gas en stof maar met radio kijkt men hier doorheen.
Markarian 231 is een voorbeeld van een brede, heterogene categorie objecten, de 'actieve kernen van sterrenstelsels' (Active Galactic Nuclei; AGN), die zowel Seyfert-sterrenstelsels, quasars, als radio-sterrenstelsels omvat. Lange tijd was onduidelijk of de diverse soorten AGN's fysiek verschillende objecten zijn, danwel diverse verschijningsvormen van eenzelfde object. Langzamerhand groeit concensus over een unificatie-model, waarin alle AGN's superware zware gaten zijn met een torus van gas en stof er omheen, waarbij de verschijningsvorm vooral wordt bepaald door de toevallige hoek waaronder wij tegen het systeem aankijken.
Het onderzoek van Kloeckner laat zien hoe de stoffige en moleculaire torus in deze actieve kern er uit zou kunnen zien en hoe zo'n ring om een zwarte gat past binnen het unificatie-model.
'Investigation of the obscuring circumnuclear torus in the active galaxy MRK 231',
Nature, 20 februari,
Hans-Rainer Kloeckner (Kapteyn Instituut, RUG),
Willem A. Baan (Stichting ASTRON, Westerbork),
Michael Garrett (JIVE, Dwingeloo)
Contact:
Hans-Rainer Kloeckner
hrkloeck@astro.rug.nl