Je leest:

Galactische radiatoren

Galactische radiatoren

In het centrum van sterrenstelsels zweven grote ophopingen van gas, met uiteenlopende fysische en chemische eigenschappen. De Leidse astronoom Rowin Meijerink heeft voor het eerst deze eigenschappen in detail onderzocht. Uit zijn metingen is af te leiden wat er in de kern van een sterrenstelsel gebeurt.

Het zichtbare deel van een sterrenstelsel bestaat uit stof, gas en sterren. Wanneer in het centrum van een stelsel veel gas voorkomt, kunnen in betrekkelijk korte tijd grote aantallen sterren ontstaan. De zwaarste sterren zijn tot honderd maal zwaarder dan die onze zon. Een andere mogelijkheid is dat een massief zwart gat in het centrum van het stelsel veel van het gas opslokt.

Zowel pasgevormde zware sterren als de groeischijf rond een massief zwart gat fungeren als een soort centrale verwarming dat het gas in het centrum van een sterrenstelsel opwarmt. Deze galactische ‘radiatoren’ produceren echter verschillende soorten energie. Zware sterren zenden ultraviolet licht uit en zwarte gaten produceren vooral veel röntgenstraling. Dit beïnvloedt de temperatuur en de chemische samenstelling van gaswolken op een verschillende manier.

In het proefschrift waarop Rowin Meijerink op 8 november a.s. promoveert aan de Universiteit Leiden beschrijft hij hoe de eigenschappen van het gas veranderen en hoe dit in astronomische waarnemingen te herkennen is.

Het spiraalstelsel NGC253 vertoont een hoge mate van stervorming, maar de Chandra-röntgentelescoop heeft ook de aanwezigheid van een actief zwart gat aangetoond. Ook dit is dus een stelsel met een ‘dubbele centrale verwarming’. bron: zwart/wit-plaatje uit de Digitized Sky Surveys (Oschin Schmidt Telescope op de berg Palomar, UK Schmidt Telescope). Gekleurd Chandra-plaatje: K. Weaver e.a., 2004. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Ultraviolet licht wordt vrij snel geabsorbeerd door stofdeeltjes die zich in een gaswolk bevinden en beïnvloedt hierdoor vooral de buitenkant van de wolk. De veranderingen in de chemische samenstelling van het gas zijn dan abrupt en de wolk heeft een sterk gelaagde structuur met duidelijke overgangen van atomair naar moleculair waterstof, en van geïoniseerd koolstof via neutraal koolstof naar koolmonoxide. Röntgenstraling daarentegen wordt veel moeilijker geabsorbeerd en dringt daardoor veel dieper de gaswolk binnen. De straling van een zwart gat zal dus niet alleen het oppervlak van de wolk maar het hele gasvolume beïnvloeden. Het gevolg is dat in dit geval geen duidelijke gelaagdheid te vinden is, en dat zowel atomen als moleculen gelijktijdig voorkomen. Meijerink: “Deze verschillen zijn in observaties duidelijk terug te zien, maar je moet wel weten welke atomen en moleculen je moet gebruiken”.

Aanwijzingen dat ook onze eigen melkweg een enorm zwart gat in de kern heeft. In de kern zwermen sterren in een paar jaar tijd rond een onzichtbaar maar loodzwaar centrum: miljoenen malen zo zwaar als de zon, opeengepakt in een ruimte kleiner dan ons zonnestelsel. Zoveel massa in zo’n klein gebied is niet anders te verklaren dan met een gigantisch zwart gat. bron: UCLA.

Zowel de sterkte als de intensiteitsverhoudingen van de straling van atomen (bijv. zuurstof) en moleculen (bijv. koolmonoxide) hangen af van de condities in de kern van een sterrenstelsel. Die straling is met grote radiotelescopen op aarde te meten. Meijerink heeft samen met copromotor Marco Spaans (Universiteit Groningen) en promotor Frank Israel (Universiteit Leiden) met computermodellen die waarneembare straling gesimuleerd. Uit deze simulaties blijkt dat vooral het vergelijken van de straling van waterstofcyanide (HCN), koolmonoxide (CO) en geprotoneerd koolmonoxide (HCO+) zeer bruikbaar zijn in de bestudering van de gaseigenschappen in de kern van een sterrenstelsel. Deze moleculen laten duidelijke veranderingen zien als gevolg van de verschillende soorten straling en zijn daarom ideaal om de lokale omstandigheden te bepalen.

De simluaties maken duidelijk dat de samenstelling van het relatief ijle gas grotendeels worden bepaald door de röntgenstraling van een zwart gat en dat de eigenschappen van het koelere, relatief dichte gas worden gedomineerd door het ultraviolette licht, uitgezonden door pasgevormde zware sterren ronde de kern van een sterrenstelsel.

“Mijn onderzoek zorgde ook voor een leuke verrassing”, vertelt Meijerink. “Het is bekend dat in het centrum van het sterrenstelsel NGC1068 een massief zwart gat zit en tot nu toe werd aangenomen dat dit de belangrijkste energiebron was. Uit de toepassing van mijn modellen op recente metingen aan dit stelsel blijkt echter dat er ook veel verborgen stervorming moet plaatsvinden. Dus in feite is hier sprake van een soort centrale verwarming met een hoogrendementsketel.”

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
© Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 november 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.