In het verre heelal gaat het er woest aan toe: actieve kernen van sterrenstelsels ( active galactic nuclei, AGN) stralen er evenveel licht uit als honderd normale sterrenstelsels bij elkaar. Niet elke AGN ziet er hetzelfde uit: sommige bestaan uit één heldere bron, andere zenden enorme gasjets de ruimte in. Onder leiding van Lei Hao (Cornell University) bewees een internationaal team van sterrenkundigen dat alle AGN’s dezelfde opbouw hebben – alleen de richting waarin wij ernaar kijken maakt het verschil. Het team publiceert over zijn ontdekking in de Astrophysical Journal Letters.

Hao en haar collega’s, waaronder de Groningse hoogleraar Xander Tielen, zochten naar stofsporen in de ruimte. Elke AGN bestaat volgens de theorie uit een stofband aan de rand, een draaiende gasschijf daarbinnen en een groot zwart gat als kern. Het zwarte gat zuigt gas op en verhit dat waardoor het helder gaat stralen. Ook schiet het gat twee stromen gas ( jets) de ruimte in, loodrecht op het vlak van gasschijf en stofband. Die stofband bestaat onder andere uit silicium, maar is niet altijd zichtbaar.

AGN’s zijn er in twee smaken, met weinig stijlgevoel type 1 en 2 genoemd. Een AGN van type 2 straalt beduidend minder licht uit op een golflengte van 10 en 18 micrometer dan op nabijgelegen golflengtes. Het zijn precies de golflengtes waarop silicium licht opneemt: volgens de theorie kijken we bij AGN’s van type 2 dan ook net tegen de omhullende stofband aan.

Bij AGN’s van type 1 is het siliciumspoor niet te zien; we kijken volgens de theorie van boven of onderen tegen het stelsel aan. Toch moet ook in die kijkrichting een klein teken van stof te zien zijn. Het silicium in de stofschijf neemt namelijk licht op en strooit het alle kanten op. Opgeteld bij het pure quasarlicht verwachten sterrenkundigen daarom een klein signaal op 10 en 18 micrometer. Maar dat zwakke signaal werd nog nooit waargenomen.

Met NASA’s Spitzer-telescoop lieten Hao en haar collega’s zien, dat alle soorten verre vuurtorens dezelfde sporen van siliciumstof vertonen. Spitzer’s infraroodsensoren lieten de kleine dips in het spectrum zien. Quasars, blazars en Seyfert-stelsels vertonen allemaal het kenmerkende patroon op 10 en 18 micrometer: duidelijk bewijs dat er in alle gevallen een stofband om de heldere kern zit. “Deze sporen waren er altijd al, maar oudere telescopen waren niet gevoelig genoeg om ze te vinden,” verklaart Hao haar succes met Spitzer.

De meeste sterrenkundigen zijn het er wel over eens: AGNs staan enorm ver weg. Dat leiden ze af uit de zogenaamde roodverschuiving. Volgens het Standaard Model van de kosmologie dijt het heelal uit; hoe verder we kijken, hoe sneller sterrenstelsels van elkaar en van ons af bewegen. Door de uitdijing van het heelal wordt alles wat erdoorheen reist – ook licht – uitgerekt. Het licht krijgt een grotere golflengte en wordt roder. Hoe verder verschoven, hoe groter de afgelegde afstand. Quasars hebben de grootste roodverschuiving van alle sterrenstelsels en staan daarom ook het verste weg.

Criticus Halton Arp, sterrenkundig waarnemer van naam, legde eind mei in het Amsterdamse science center NEMO uit waarom hij het niet eens is met de theorie van roodverschuiving. Volgens Arp staan quasars en andere AGNs niet ver weg, maar midden tussen andere stelsels met veel lagere roodverschuiving. Hij denkt dan ook op allerlei opnames stromen gas te zien tussen quasars en dichtbije stelsels. Dat zou aantonen dat die stelsels met elkaar verbonden zijn – en dus in dezelfde ruimteregio staan.

Arp moest in zijn theorie wel een alternatieve verklaring voor de roodverschuiving vinden: jonge stelsels bevatten volgens hem jonge atomen en de elektronen daarin zijn lichter dan in oude atomen. Daardoor zenden deze atomen rodere kleuren licht uit dan hun oudere soortgenoten. Dat zulke verschuivende atoomspectra nooit in een lab zijn gezien, deert hem niet. Mainstream-astronomen zeggen ook, dat het puur toeval is dat Arp’s sterrenstelsels en quasars verbonden lijken door gasstromen. Er zijn er in het heelal zoveel, dat zulk gezichtsbedrog wel voor móet komen.

Hoewel de meerderheid van sterrenkundigen Arp’s kritiek niet serieus neemt, zoeken ze wél methodes om hun afstandsmetingen in het heelal te testen. Hao denkt bijvoorbeeld dat er méér zit in de silicium-vingerafdrukken dan alleen het bewijs van een stofband. Uit helderheidsverschillen tussen het signaal op 10 en 18 micrometer hoopt ze de temperatuur van de stofband te bepalen. Dat zou een nieuwe methode zijn om de lichtkracht van een quasar – en daarmee zijn afstand – te bepalen.

Literatuur

Lei Hao et. al: The detection of silicate emission from quasars at 10 and 18 microns, voorpublicatie op Arxiv.org