Superzwaar zwart gat blaast enorme bel

Superzwaar zwart gat blaast enorme belClick here for a high res image. Klik hier voor een hoge resolutie foto.

 

Een internationaal team van astronomen heeft één van de beste beelden ooit gemaakt van enorme bellen geproduceerd door een zwart gat. Zij maakten deze opname met de Internationale LOFAR Telescoop (ILT), ontworpen en gebouwd door ASTRON, op heel lage frequenties. Het beeld laat een enorme ballonvormige bol zien, gevuld met plasma dat radiogolven uitzendt en in omvang groter is dan een compleet sterrenstelsel. Deze ‘ballon' is langzaam opgeblazen door één van de superzwaarste zwarte gaten in onze kosmische achtertuin.


De wetenschappers observeerden een enorm ellipsvormig sterrenstelsel Messier 87 (M87), in het midden van een cluster van sterrenstelsels in de constellatie Maagd. Dit stelsel is tweeduizend keer zwaarder dan onze eigen Melkweg en heeft één van de zwaarste zwarte gaten die ooit ontdekt zijn, met een massa van zes miljard keer die van onze zon. Om de paar minuten slokt het zwarte gat materie op zo groot als onze hele aarde, waarbij het een deel omzet in straling en een nog groter deel in krachtige stralen ultrasnelle deeltjes.

Klik op de foto voor de hoge resolutie-versie.

 

Zwarte gaten slikken niet alleen materie in, ze kunnen ook een deel van die materie weer uitwerpen. De uitgeslingerde materie verschijnt dan in de vorm van een hete plasmastroom en verlaat het sterrenstelsel waarin het zwarte gat zich bevindt met bijna de snelheid van het licht. Als het plasma snelheid mindert, ontstaat een grote, dunne ballon die het hele sterrenstelsel en de omgeving van dat stelsel verzwelgt. Deze plasmaballon is niet te zien met optische telescopen, maar wel waar te nemen op lage radiofrequenties met de LOFAR telescoop.


"Dit resultaat is heel belangrijk," zegt Francesco de Gasperin, eerste auteur van dit onderzoek dat gepubliceerd zal worden in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics. "Het laat de mogelijkheden van LOFAR zien en het biedt overweldigend bewijs voor de sterke interactie tussen het superzware zwarte gat van het sterrenstelsel en de omgeving van het stelsel. Zoals symbiotische soorten", zegt De Gasperin, "leiden het sterrenstelsel en het superzware zwarte gat intiem verstrengelde levens, waarbij het stelsel het zwarte gat voedt met materie en het zwarte gat energie teruggeeft aan het stelsel".


De sterrenkundigen maakten deze opname in de testfase van de nieuwe LOFAR-telescoop op radiofrequenties boven 120 MHz. "Dit is de eerste keer dat een dergelijk beeld van zulke hoge kwaliteit mogelijk is op deze lage frequenties", zegt Prof. Heino Falcke, bestuursvoorzitter van de ILT en coauteur van het onderzoek. "Voor een radiotelescoop is dit een van de moeilijkst waar te nemen gebieden van de hemel. Resultaten van zulke hoge kwaliteit zo vroeg in de ontwikkeling van de LOFAR telescoop, dat hadden we niet verwacht."

Click on the image for a hi-res version.


De sterrenkundigen ontdekten aan de hand van de radiogolven dat de ballonnen verrassend genoeg heel jong waren, ongeveer 40 miljoen jaar oud, wat op kosmische tijdschalen niet meer dan een ogenblik is. De waarneming op deze lage frequentie onthult geen overblijfselen van emissie buiten de grenzen van de bel. Dat betekent dat hij extreem goed bewaard is gebleven, nog steeds wordt aangevuld met nieuwe deeltjes en dat het geen overblijfsel is van een activiteit die lang geleden gebeurde.


De supervisor van De Gasperin, Andrea Merloni van het Max-Planck Institute of Extraterrestrial Physics in Garching (Duitsland) noemt het vooral fascinerend dat het meten van de kracht van de radiogolven zoveel informatie geeft over de omzetting van materie naar energie. "Het gaat om heftige processen dicht bij een zwart gat. Dit zwarte gat lijkt efficiënter in het versnellen van de straal dan dat het zichtbare straling produceert."

Voor de leeftijdsanalyse gebruikten de onderzoekers ook radiogegevens van de Very Large Array in New Mexico en van de Effelsberg 100m radiotelescoop bij Bonn in Duitsland. Francesco de Gasperin deed het onderzoek als onderdeel van zijn PhD-opleiding aan het Max Planck Institute for Astrophysics en bij het Excellence Cluster Universe. De Gasperin is nu postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Hamburg.


 

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:

  • Femke Boekhorst, PR & Communication, ASTRON. E-mail: boekhorst [at] astron [dot] nl. Tel.: + 31 521 595 204
  • Prof. Heino Falcke, Professor in Astroparticle Physics en Radioastronomie, Radboud Universiteit Nijmegen en ASTRON. E-mail: h [dot] falcke [at] astru [dot] ru [dot] nl. Tel.: 024-36-52020.
  • Francesco De Gasperin, Max Planck Institute for Astrophysics. E-mail: fdg [at] hs [dot] uni-hamburg [dot] de. Tel.: +49 89 30000 2196.

 

Bijschrift bij foto:
De kleurenfoto's tonen sterrenstelsel M87. De wit/ blauwe regio is optisch licht (Bron: SDSS); de radiostraling is te zien in geel/oranje (LOFAR). In het midden is de radiostraling heel fel; het geeft aan waar de stroom, die veroorzaakt wordt door het zwarte gat, zich bevindt. Copyright: Francesco de Gasperin, namens de LOFAR-samenwerking.

Het paper is online beschikbaar op: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201220209

Naar het Duitse persbericht van het Max Planck Institut für Radioastronomie.

Naar het Franse persbericht van het Observatoire de Paris.


Over LOFAR
LOFAR is een revolutionair instrument dat radiogolven kan waarnemen op golflengtes tot 30 meter. Radiogolven van deze lengte worden normaal gesproken veroorzaakt door menselijke activiteit zoals radio's, radarsignalen of satellietcommunicatie, maar ze worden ook uitgezonden vanuit het diepe heelal door exotische objecten zoals zwarte gaten, neutronensterren en supernova's. LOFAR bestaat uit duizenden kleine antennes verspreid over Europa, waarmee sterrenkundigen deze radiogolven op kunnen vangen. Alle signalen worden gecombineerd in de supercomputer van het Donald Smits Centrum voor Informatietechnologie van de RuG. De gegevens (ongeveer 100 gigabyte per seconde) die de telescoop opvangt, worden in real-time geanalyseerd om de meest gedetailleerde beelden te genereren ooit gemaakt op deze frequenties.

De Internationale LOFAR Telescoop wordt gecoördineerd door ASTRON namens een consortium dat bestaat uit Nederland, Duitsland, Frankrijk, Engeland en Zweden. Veel van de technologische oplossingen die ontwikkeld zijn voor LOFAR, in het bijzonder de calibratie van phased-array antennes en datatransport en -verwerking op grote schaal, zullen relevant zijn voor de toekomstige generatie radiotelescopen zoals de Square Kilometer Array (SKA).

Design: Kuenst.    Development: Dripl.    © 2014 ASTRON