VLBA-afbeelding van quasar 3C 273, met zijn lange straal die eruit schiet. Afbeelding tegoed: NRAO. Klik om te vergroten.
Toen een paar onderzoekers de Very Long Baseline Array (VLBA) -radiotelescoop van de National Science Foundation op een beroemde quasar richtte, zochten ze bewijs om een populaire theorie te ondersteunen waarom de supersnelle stralen van deeltjes die uit quasars stromen, beperkt zijn tot smalle stromen. In plaats daarvan kregen ze een verrassing dat 'de theoretici misschien weer naar de tekentafel worden gestuurd', aldus een van de astronomen.
"We hebben het bewijs gevonden dat we zochten, maar we hebben ook een aanvullend bewijs gevonden dat het lijkt tegen te spreken", zegt Robert Zavala, een astronoom bij het Amerikaanse Naval Observatory's Flagstaff, Arizona, station. Zavala en Greg Taylor, van de National Radio Astronomy Observatory en het Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, presenteerden hun bevindingen op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Minneapolis, Minnesota.
Over het algemeen wordt aangenomen dat quasars superzware zwarte gaten zijn in de kernen van sterrenstelsels, waarbij het zwarte gat wordt omgeven door een draaiende schijf materiaal die onverbiddelijk in de zwaartekracht van het zwarte gat wordt getrokken. Door processen die nog steeds niet goed worden begrepen, worden krachtige stralen van deeltjes naar buiten gedreven met snelheden die bijna die van licht zijn. Een populair theoretisch model zegt dat magnetische veldlijnen in de draaiende schijf stevig in elkaar gedraaid zijn en de snel bewegende deeltjes opsluiten in smalle "stralen" die van de polen van de schijf stromen.
In 1993 suggereerden Stanford University en astrofysicus Roger Blandford van het Kavli Institute dat een dergelijk verdraaid magnetisch veld een duidelijk patroon zou produceren in de uitlijning of polarisatie van radiogolven die afkomstig zijn van de stralen. Zavala en Taylor gebruikten de VLBA, die in staat is om de meest gedetailleerde beelden van elke telescoop in de astronomie te produceren, om bewijs te zoeken voor het voorspelde patroon van Blandford in een bekende quasar genaamd 3C 273.
'We hebben precies gezien wat Blandford voorspelde en ondersteunden het idee van een gedraaid magnetisch veld. We zagen echter ook een ander patroon dat niet door zo'n veld wordt verklaard, 'zei Zavala.
In technische termen zou het gedraaide magnetische veld een gestage verandering of gradiënt moeten veroorzaken in de hoeveelheid waarmee de uitlijning (polarisatie) van de radiogolven wordt geroteerd terwijl men over de breedte van de straal kijkt. Die gradiënt kwam naar voren in de VLBA-waarnemingen. Bij een gedraaid magnetisch veld moet het percentage van de golven die op dezelfde manier zijn uitgelijnd of gepolariseerd, het grootst zijn in het midden van de straal en geleidelijk naar de randen afnemen. In plaats daarvan toonden de waarnemingen dat het percentage polarisatie naar de randen toe toenam.
Dat betekent, zeggen de astronomen, dat er ofwel iets mis is met het model met gedraaide magnetische velden, ofwel dat de effecten ervan worden uitgewassen door interacties tussen de straal en het interstellaire medium waar het doorheen boort. 'Hoe dan ook, de theoretici moeten aan de slag om erachter te komen hoe dit kan gebeuren', zei Zavala.
Toen Blandford op de hoogte werd gebracht van de nieuwe resultaten, zei hij: "Deze waarnemingen zijn goed genoeg om verdere ontwikkeling van de theorie te rechtvaardigen."
3C 273 is een van de beroemdste quasars in de astronomie en werd in 1963 als eerste erkend als een object op grote afstand. Caltech-astronoom Maarten Schmidt werkte op 5 februari van dat jaar aan een kort wetenschappelijk artikel over 3C273 herkende plotseling een patroon in het zichtbare lichtspectrum van het object dat een directe berekening van de afstand mogelijk maakte. Later schreef hij dat "ik verbaasd was over deze ontwikkeling ..." Enkele minuten later, zei hij, ontmoette hij zijn collega Jesse Greenstein, die een andere quasar studeerde, in een gang. Binnen een paar minuten ontdekten ze dat de tweede ook vrij ver weg was. 3C 273 is ongeveer twee miljard lichtjaar verwijderd van de aarde in het sterrenbeeld Maagd en is zichtbaar in middelgrote amateur-telescopen.
De VLBA is een systeem van tien radiotelescoopantennes, elk met een schotel met een diameter van 25 meter (82 voet) en een gewicht van 240 ton. Van Mauna Kea op het Grote Eiland van Hawaï tot St. Croix op de Amerikaanse Maagdeneilanden, de VLBA beslaat meer dan 5.000 mijl en biedt astronomen het scherpste zicht van elke telescoop op aarde of in de ruimte. Opgedragen in 1993, heeft de VLBA het vermogen om fijne details te zien die equivalent zijn aan het kunnen staan in New York en het lezen van een krant in Los Angeles.
"De extreem scherpe radio‘ visie ’van de VLBA was absoluut noodzakelijk om dit werk te doen, 'legde Zavala uit. "We gebruikten de hoogste radiofrequenties waarmee we de jet van 3C273 konden detecteren om de details die we konden krijgen te maximaliseren, en deze inspanning heeft zijn vruchten afgeworpen", voegde hij eraan toe.
De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc.
Oorspronkelijke bron: NRAO-persbericht
