De gecombineerde waarnemingen van twee generaties röntgenruimtetelescopen hebben nu een completer beeld opgeleverd van de aard van hogesnelheidswinden die worden verdreven door supergrote zwarte gaten. Een wetenschapper die de waarnemingen analyseerde, ontdekte dat de winden die verband houden met deze zwarte gaten in alle richtingen kunnen reizen en niet alleen in een smalle straal zoals eerder werd gedacht. De zwarte gaten bevinden zich in het midden van actieve sterrenstelsels en quasars en zijn omgeven door aanwasschijven van materie. Dergelijke brede uitgestrekte winden hebben het potentieel om stervorming te bewerkstelligen in het hele melkwegstelsel of quasar. De ontdekking zal leiden tot herzieningen van de theorieën en modellen die de evolutie van quasars en sterrenstelsels nauwkeuriger verklaren.
De waarnemingen zijn gedaan door de XMM-Newton- en NuSTAR-röntgenruimtetelescopen van de quasar PDS 456. De waarnemingen zijn gecombineerd in de afbeelding hierboven. PDS 456 is een heldere quasar die in het sterrenbeeld Serpens Cauda (nabij Ophiuchus) verblijft. De gegevensgrafiek toont zowel een piek als een dal in het anders nominale röntgenemissieprofiel zoals weergegeven door de NuSTAR-gegevens (roze). De piek vertegenwoordigt röntgenstraling die op ons gericht is (d.w.z. onze telescopen), terwijl de trog röntgenabsorptie is die aangeeft dat de uitdrijving van winden uit het supergrote zwarte gat in vele richtingen is - in feite een bolvormige schaal. De absorptiefunctie veroorzaakt door ijzer in de wind met hoge snelheid is de nieuwe ontdekking.
Röntgenstralen zijn de handtekening van de meest energetische gebeurtenissen in de kosmos, maar worden ook geproduceerd door enkele van de meest volgzame lichamen - kometen. De voorrand van een komeet zoals de P67 van Rosetta genereert röntgenstraling door de interactie van energetische zonne-ionen die elektronen opvangen uit neutrale deeltjes in de coma (gaswolk). Bij de waarnemingen van een super-massief zwart gat in een quasar op miljarden lichtjaren afstand worden op een veel grotere schaal röntgenstralen opgewekt door winden die klaarblijkelijk invloed hebben op galactische schaal.
De studie van stervormingsgebieden en de evolutie van sterrenstelsels heeft zich gericht op de effecten van schokgolven van supernova-gebeurtenissen die gedurende de hele levensduur van een sterrenstelsel optreden. Dergelijke schokgolven veroorzaken het instorten van gaswolken en de vorming van nieuwe sterren. Deze nieuwe ontdekking door de gecombineerde inspanningen van twee ruimtetelescoopteams geeft astrofysici nieuw inzicht in hoe de vorming van sterren en sterrenstelsels plaatsvindt. Super-massieve blackholes, althans vroeg in de vorming van een sterrenstelsel, kunnen overal de stervorming beïnvloeden.
Zowel de door ESA gebouwde XMM-Newton als de NuSTAR X-Ray-ruimtetelescoop, een SMEX-klasse NASA-missie, gebruiken optieken voor begrazing, geen glas (breking) of spiegels (reflectie) zoals bij conventionele telescopen met zichtbaar licht. De invalshoek van de röntgenstralen moet zeer ondiep zijn en daarom wordt de optiek in het geval van NuSTAR op een truss van 10 meter (33 voet) en over een stijf frame op de XMM-Newton uitgestrekt.
De door ESA gebouwde XMM-Newton werd gelanceerd in 1999, een ontwerp van een oudere generatie met een stijf frame en structuur. Al het kuipvolume en hefvermogen van het Ariane 5-lanceervoertuig waren nodig om de Newton in een baan om de aarde te brengen. De nieuwste röntgentelescoop - NuSTAR - profiteert van tientallen jaren technologische vooruitgang. De detectoren zijn efficiënter en sneller en het stijve frame werd vervangen door een compacte truss die 30 minuten nodig had om te worden ingezet. Bijgevolg werd NuSTAR gelanceerd op een Pegasus-raket die op de rug werd vervoerd op een L-1011, een aanzienlijk kleiner en goedkoper lanceringssysteem.
Dus nu worden deze observaties effectief geleverd aan de theoretici en modelleurs. De gegevens zijn als een nieuw ingrediënt in het beslag waaruit een sterrenstelsel en sterren worden gevormd. De modellen van de vorming van sterrenstelsels en sterren zullen verbeteren en nauwkeuriger beschrijven hoe quasars, met hun actieve super-massieve zwarte gaten, overgaan in rustiger sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg.
Referentie:
