Onderwerp van deze rubriek zijn melkwegstelsels buiten het onze, inclusief de supernova-explosies, gammaflitsen, snelle radioflitsen en superzware zwarte gaten (quasars) daarin. Ook intergalactische gaswolken komen aan bod.

31 mei 2023
Het buitenste deel van de schijf van het sterrenstelsel M64 is afkomstig van een ander, kleiner sterrenstelsel. Dat blijkt uit onderzoek door een internationaal team van astronomen. Hun bevindingen zullen binnenkort worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, maar zijn inmiddels al als preprint op arXiv te vinden. M64 of voluit Messier 64 werd in maart 1779 ontdekt door de Britse astronoom Edward Pigott en nadien ook door de Fransman Charles Messier, die het object toevoegde aan zijn beroemde lijst van nevelachtige objecten. Vanwege zijn sinistere uiterlijk wordt dit schijfvormige sterrenstelsel op 32 miljoen lichtjaar van de aarde ook wel het ‘het boze oog’ genoemd. Uit eerdere onderzoeken was al gebleken dat M64 een bijzondere eigenschap heeft: de binnenste delen van dit stelsel draaien in tegengestelde richting ten opzichte van de buitenste delen. Dit leidde tot de speculatie dat het buitenste deel afkomstig is van een naburig dwergstelsel, maar tot nu toe was daar geen hard bewijs voor. Nieuwe waarnemingen met de Hyper Suprime-Cam van de Japanse Subaru-telescoop op Hawaï hebben daar nu verandering in gebracht. Door de telescoop niet rechtstreeks op M64 te richten, maar diens omgeving te scannen, hebben de astronomen een ijle halo van materie rond het sterrenstelsel ontdekt – een structuur die kenmerkend is voor sterrenstelsels die een soortgenoot hebben opgeslokt. Ook ontdekten ze een opeenhoping van sterren – een zogeheten schil – zoals die eveneens bij samensmeltingen van sterrenstelsels ontstaat. Met behulp van computersimulaties en gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop hebben de astronomen een schatting kunnen maken van de samenstelling en de massa van het dwergstelsel waarvan ze vermoeden dat het door M64 is opgeslokt. Beide komen ruwweg overeen met die van de Kleine Magelhaense Wolk, een klein sterrenstelsel in de nabijheid van ons Melkwegstelsel waarvan uit eerder onderzoek al was gebleken dat het geleidelijk wordt gekannibaliseerd. Het lijkt er dus sterk op dat ditzelfde scenario zich ook bij M64 heeft voltrokken. (EE)
→ A closer look at galaxy M64's outer disk shows that it came from a smaller dwarf galaxy (Phys.org)

19 mei 2023
Astronomen hebben de röntgenstraling waargenomen van de helderste quasar van de afgelopen negen miljard jaar: SMSS J114447.77-430859.3 of kortweg J1144. Het onderzoek stond onder leiding van Elias Kammoun, postdoc aan het Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP, Frankrijk), en Zsofi Igo, promovendus aan het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE, Duitsland). J1144 bevindt zich in een sterrenstelsel op 9,6 miljard lichtjaar afstand van de aarde, tussen de sterrenbeelden Centaurus en Hydra, en is extreem krachtig: hij straalt honderd biljoen keer zo fel als de zon. De quasar staat veel dichterbij dan andere bronnen van deze helderheid, waardoor astronomen meer te weten kunnen komen over het zwarte gat dat de quasar aandrijft en diens omgeving. Quasars behoren tot de helderste en verst afgelegen objecten in het heelal. Ze ontlenen hun energie aan gas dat naar een superzwaar zwart gat toe stroomt. Ze laten zich omschrijven als actieve galactische kernen die enorme hoeveelheden elektromagnetische straling uitzenden op zowel radio-, infrarode, zichtbare, ultraviolette als röntgengolflengten. J1144 werd in 2022 voor het eerst waargenomen op zichtbare golflengten in het kader van de SkyMapper Southern Survey – een verkenning van de volledige zuidelijke hemel met behulp van een telescoop in Australië. Bij het nieuwe onderzoek hebben de astronomen waarnemingen van vier röntgentelescopen in de ruimte met elkaar gecombineerd. Met behulp van deze gegevens hebben ze de temperatuur gemeten van de röntgenstraling die door quasar J1144 wordt uitgezonden. Deze temperatuur blijkt ongeveer 350 miljoen kelvin te bedragen oftewel meer dan 60.000 keer de temperatuur van het zonsoppervlak. Verder hebben de onderzoekers vastgesteld dat de massa van het zwarte gat in het centrum van de quasar ongeveer tien miljard zonsmassa’s bedraagt. Jaarlijks komt daar nog ongeveer honderd zonsmassa’s bij. Het röntgenlicht van J1144 varieert op een tijdschaal van enkele dagen, wat uitzonderlijk kort is voor een quasar met een zwart gat van deze omvang. Bij zwarte gaten van vergelijkbare grootte zijn doorgaans variaties op tijdschalen van maanden tot jaren te zien. Uit de waarnemingen bleek ook dat niet al het toestromende gas door het zwarte gat wordt opgeslokt, maar dat een deel ervan weer wordt uitgestoten in de vorm van extreem krachtige winden. Als gevolg daarvan worden grote hoeveelheden energie in het omringende sterrenstelsel gepompt. De resultaten van dit onderzoek zijn vandaag gepresenteerd in de Monthly Notices, het astronomische vaktijdschrift van de Royal Astronomical Society. (EE)
→ An X-ray look at the heart of powerful quasars

12 mei 2023
Een team van astronomen, onder leiding van de Universiteit van Southampton (VK), heeft de grootste kosmische explosie ontdekt die ooit is waargenomen. De explosie is meer dan tien keer zo helder als alle bekende supernova’s (exploderende sterren) en drie keer zo helder als het helderste tidal disruption event – het verschijnsel waarbij een ster door een superzwaar zwart gat wordt opgeslokt (MNRAS, 12 mei). De explosie, die te boek staat als AT2021lw, duurt inmiddels als meer dan drie jaar, terwijl de meeste supernova’s al binnen een paar maanden uitdoven. Hij vond plaats op een afstand van acht miljard lichtjaar, oftewel op het moment dat het heelal nog maar ongeveer zes miljard jaar oud was. De gebeurtenis wordt nog steeds door een netwerk van telescopen gevolgd. De onderzoekers denken dat de explosie is ontstaan toen een enorme gaswolk, mogelijk duizenden keren groter dan onze zon, hevig werd verstoord door een superzwaar zwart gat. Daarbij zouden delen van de wolk worden opgeslokt en schokgolven door het restant én door de dikke, stofrijke accretieschijf rond het zwarte gat heen gaan. Zulke gebeurtenissen zijn heel zeldzaam en niets van deze omvang is eerder waargenomen. Afgelopen jaar waren astronomen nog getuige van de helderste explosie tot op dat moment: een gammaflits met de aanduiding GRB 221009A. Deze was weliswaar helderder dan AT2021lw, maar duurde maar heel kort. Alles bij elkaar kwam bij de nu ontdekt explosie veel meer energie kwijt. Qua helderheid komen verder alleen quasars – superzware zwarte gaten die door een constante toestroom van gas worden gevoed – in de buurt, maar die vertonen in de loop van de tijd flinke helderheidsfluctuaties. AT2021lwx werd in 2020 voor het eerst opgemerkt met de Zwicky Transient Facility in Californië (VS), en vervolgens opgepikt door het Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) op Hawaï. Deze beide faciliteiten speuren de nachthemel af naar tijdelijke objecten die snel van helderheid veranderen, zoals supernova’s. De ware omvang van de explosie werd pas duidelijk nadat het team het object nader had bestudeerd met diverse telescopen, waaronder de Europese New Technology Telescope in het noorden van Chili en de Telescopio Canarias in La Palma in Spanje. Er zijn verschillende theorieën over wat een explosie van deze omvang kan hebben veroorzaakt, maar de astronomen vermoeden dat een extreem grote wolk waterstofgas of stof uit zijn baan om het zwarte gat is geraakt en daar naar binnen is gevlogen. Ze zijn inmiddels bezig om meer gegevens over de explosie te verzamelen, onder meer op röntgengolflengten. Dan zal wellicht blijken hoe heet het object is en welke onderliggende processen er plaatsvinden. Ook zal met behulp van computersimulaties worden onderzocht of de huidige theorie over de oorzaak van de explosie kan kloppen. (EE)
→ Astronomers reveal the largest cosmic explosion ever seen

11 mei 2023
Een internationaal team, onder leiding van LI Di van de National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC), heeft ontdekt dat de magnetische omgeving van de repeterende snelle ‘radioflitser’ FRB 20190520B sterke veldomkeringen vertoont. Dat kan erop wijzen dat dit ongeveer drie miljard lichtjaar verre object een begeleider heeft (Science, 11 mei). Snelle radioflitsen – Fast Radio Bursts (FRBs) in het Engels – zijn korte maar krachtige pulsen van radiostraling die van bronnen ver buiten ons Melkwegstelsel afkomstig zijn. De pulsen duren slechts een paar duizendsten van een seconde en zijn doorgaans eenmalig en onvoorspelbaar. Maar er zijn uitzonderingen: zo produceert FRB 20190520B – in 2019 ontdekt met de grote Chinese radiotelescoop FAST – enkele radioflitsen per uur, wat hem tot een ideaal doelwit maakt voor geplande waarnemingen met meerdere radiotelescopen. LI Di en zijn collega’s hebben FRB 20190520B recent waargenomen met de Parkes-radiotelescoop in Australië en de Green Bank-radiotelescoop in de VS. Bij een gecombineerde analyse van de daarbij verzamelde gegevens hebben de astronomen de polarisatie-eigenschappen van dit object gemeten en daarbij vastgesteld dat zijn zogeheten Faraday-rotatie sterk fluctueert. Dit wijst erop dat de magnetische velden in de omgeving van dit object omkeringen vertonen. De oorzaak van deze veldomkeringen – ook wel ompolingen genoemd – wordt gezocht bij een ‘schild’ van plasma dat minimaal 300 miljoen kilometer van de bron van de snelle radioflitsen verwijderd is. De onderzoekers suggereren nu dat de radiopulsen van FRB 20190520B door de halo van een begeleidend object gaan. Dat zou een zwart gat kunnen zijn, maar ook een zware ster die hevige sterrenwinden produceert. (EE)
→ Researchers discover twisted fields around mysterious fast radio burst

10 mei 2023
Onderzoek door een onderzoeksteam van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), onder leiding van Jorge Sanchez Almeida, wijst erop dat een vreemde dunne structuur van sterren die onlangs met de Hubble-ruimtetelescoop is ontdekt waarschijnlijk een sterrenstelsel is dat we van opzij zien (Astronomy and Astrophysics Letters, 9 mei). Het raadselachtige spoor van sterren op acht miljard lichtjaar afstand werd eerder dit jaar opgemerkt door een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Nederlander Pieter van Dokkum van de Yale Universiteit (VS). Dit team kwam met de nogal opmerkelijke hypothese dat de structuur mogelijk het werk was van een superzwaar zwart dat met hoge snelheid door de ruimte beweegt en daarbij intergalactisch gas zodanig in beroering heeft gebracht dat zich daarin nieuwe sterren hebben gevormd. Andere astronomen wezen er al snel op dat er ook minder exotische verklaringen voor te vinden waren. In hun recente onderzoek zijn Almeida en zijn team tot de conclusie gekomen dat deze ongewone structuur van sterren niets anders is dan een fors sterrenstelsel zonder centrale uitstulping waar we van opzij tegenaan kijken. Ter onderbouwing hebben de IAC-onderzoekers het vreemde object vergeleken met een bekend sterrenstelsel op kleinere afstand, IC 5249, dat een vergelijkbare hoeveelheid sterren bevat. Ook hebben ze gekeken naar het verband tussen de massa van het vermoedelijke sterrenstelsel en zijn maximale rotatiesnelheid (de zogeheten Tully–Fisher-relatie). Daarbij hebben ze vastgesteld dat het object niet alleen lijkt op een sterrenstelsel, maar zich ook zo gedraagt. Toch blijft het volgens Almeida een interessant object, omdat het een vrij groot sterrenstelsel betreft op een afstand waar de meeste sterrenstelsels kleiner zijn. Er zullen dus zeker nog meer waarnemingen van worden gedaan. (EE)
→ The mystery of the runaway supermassive black hole, solved

3 mei 2023
Met behulp van de Europese Very Large Telescope (VLT) heeft een team van astronomen voor het eerst de chemische ‘vingerafdrukken’ ontdekt die zijn achtergelaten door de explosies van de eerste sterren in het heelal (The Astrophysical Journal, 3 mei). Wetenschappers denken dat de eerste sterren in het heelal heel anders waren dan de huidige. Toen ze 13,5 miljard jaar geleden op het kosmische toneel verschenen, bevatten ze alleen waterstof en helium, de eenvoudigste chemische elementen in de natuur. Deze oersterren, waarvan wordt aangenomen dat ze tientallen of honderden keren zoveel massa hadden als onze zon, kwamen al snel aan hun einde bij hevige explosies die supernova’s worden genoemd. Daarbij verrijkten zij het omringende gas voor het eerst met zwaardere elementen. Uit dit verrijkte gas werden latere generaties sterren geboren, die op hun beurt ook weer zwaardere elementen uitstootten toen zij stierven. Hoewel de oersterren allang zijn verdwenen, kunnen astronomen toch meer over hen te weten komen. Ze laten zich indirect onderzoeken door de chemische elementen te detecteren die zij na hun dood in hun omgeving hebben verspreid. Afhankelijk van de massa’s van deze vroege sterren en de energie van hun explosies, kwamen bij hun uiteindelijke supernova’s verschillende chemische elementen vrij, zoals koolstof, zuurstof en magnesium, die in de buitenste lagen van sterren voorkomen. Maar sommige van deze explosies waren niet krachtig genoeg om nog zwaardere elementen zoals ijzer, dat alleen in de kernen van sterren voorkomt, over hun omgeving te verspreiden. Omdat de aanwezigheid van ijzer in de resulterende gaswolken het moeilijk zou maken om er zeker van te zijn dat het materiaal echt ongerept was, heeft het team alleen naar verre gaswolken gezocht die arm zijn aan ijzer, maar rijk aan de overige elementen: de overblijfselen van laagenergetische supernova-explosies. En met succes: ze ontdekten drie verre wolken in het vroege heelal met heel weinig ijzer, maar veel koolstof en andere elementen – de vingerafdruk van de explosies van de allereerste sterren. De drie verre gaswolken die nu met de VLT zijn opgespoord, nemen we waar op een moment dat het heelal nog maar tien tot vijftien procent van zijn huidige leeftijd had. Om deze verre gaswolken op te sporen en te bestuderen, hebben de astronomen gebruik gemaakt van kosmische lichtbakens die quasars worden genoemd. Dat zijn zeer heldere bronnen die worden aangedreven door superzware zwarte gaten in de centra van verre sterrenstelsels. Tijdens zijn reis door het heelal passeert het licht van een quasar gaswolken die elk hun eigen chemische vingerafdruk in het quasarlicht achterlaten. Om deze chemische vingerafdrukken op te sporen, analyseerde het team gegevens van verschillende quasars die zijn waargenomen met het X-shooter-instrument van de VLT. X-shooter splitst licht in een extreem breed scala van golflengten, oftewel kleuren, wat hem heel geschikt maakt voor het identificeren van tal van chemische elementen in verre gaswolken. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

26 april 2023
Voor het eerst hebben astronomen in één keer de schaduw van het zwarte gat in het sterrenstelsel Messier 87 (M87) en de krachtige jet die dit zwarte gat uitstoot waargenomen. De waarnemingen zijn in 2018 gedaan met radiotelescopen van de Global Millimetre VLBI Array (GMVA), aangevuld met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de Greenland Telescope (GLT). Dankzij deze nieuwe foto kunnen astronomen beter begrijpen hoe zwarte gaten zulke energierijke jets kunnen ‘lanceren’. De meeste sterrenstelsels hebben een superzwaar zwart gat in hun centrum. Hoewel zwarte gaten erom bekend staan dat ze materie uit hun directe omgeving opslokken, kunnen zij ook krachtige jets uitstoten die tot ver buiten de grenzen van hun sterrenstelsels reiken. Astronomen worstelen al geruime tijd met de vraag hoe zulke enorme jets kunnen ontstaan. De vandaag gepubliceerde foto laat voor het eerst zien hoe de basis van een jet verbonden is met de materie die rond een superzwaar zwart gat wervelt. Het onderwerp van de foto is het 55 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel M87, dat een zwart gat in zijn kern heeft met 6,5 miljard keer zoveel massa als de zon. Het gebied rond dit zwarte gat en diens jet waren eerder al afzonderlijk waargenomen, maar dit is voor het eerst dat ze samen tegelijk in beeld zijn gebracht. De foto is verkregen met GMVA, ALMA en de GLT, die samen een wereldwijd netwerk van radiotelescopen vormen en zo een radiotelescoop ter grootte van de aarde nabootsen. Zo’n groot netwerk kan zeer kleine details onderscheiden in het gebied rond het zwarte gat in het centrum van M87. Op de foto is niet alleen de jet te zien die bij het zwarte gat ontstaat, maar ook de zogeheten schaduw van het zwarte gat. Materie die om een zwart gat cirkelt wordt heet en straalt licht uit. Het zwarte gat buigt dit licht af en vangt een deel ervan in, waardoor vanaf de aarde gezien een ringvormige structuur rond het zwarte gat ontstaat. Het donkere gebied binnen de ring is de schaduw van het zwarte gat, zoals die in 2017 voor het eerst in beeld werd gebracht met de Event Horizon Telescope (EHT). Net als de eerdere EHT-opname combineert de vandaag gepresenteerde foto gegevens van meerdere radiotelescopen die verspreid over de wereld staan opgesteld, maar dan op een langere golflengte: 3,5 millimeter in plaats van 1,3 mm. De ring die door het GMVA-netwerk is vastgelegd, is in vergelijking met de foto van de Event Horizon Telescope ongeveer de helft groter. Dat wijst erop dat op de nieuwe foto meer materiaal te zien is dat naar het zwarte gat toe valt dan op de EHT-opname. (EE)
→ Volledig persbericht

26 april 2023
Astronomen in de door Canada geleide CHIME/FRB-collaboratie hebben 25 nieuwe repetitieve bronnen van snelle radioflitsen ontdekt. Daarmee komt het totaal op vijftig. Ook heeft het team het vermoeden versterkt dat mogelijk alle bronnen van snelle radioflitsen uiteindelijk repetitief zijn (The Astrophysical Journal, 26 april). Snelle radioflitsen zijn een van de grootste raadsels in de astronomie. Astronomen weten dat deze uiterst korte, maar zeer heldere uitbarstingen van radiostraling van ver buiten ons Melkwegstelsel afkomstig zijn, maar hun precieze oorsprong is onbekend. Een mogelijke bron zijn de zogeheten magnetars: de sterk magnetische, compacte restanten van zware sterren die een supernova-explosie hebben ondergaan. Bij de meeste van de duizenden bronnen van snelle radioflitsen die tot nu zijn ontdekt is slechts één keer een uitbarsting gezien, maar er bestaat ook een grote groep van repetitieve ‘radioflitsers’. Onduidelijk is nog of de eenmalige en de herhalende snelle radioflitsen dezelfde oorsprong hebben. Om daar achter te komen proberen astronomen zoveel mogelijk van deze flitsen te registreren, en de Canadese radiotelescoop CHIME, die elke dag de complete noordelijke hemel afspeurt, speelt daarbij een belangrijke rol. Met behulp van nieuwe statistische hulpmiddelen hebben de astronomen nu kunnen aantonen dat de meeste repetitieve bronnen van snelle radioflitsen verrassend inactief zijn: ze produceren minder dan één radioflits per week waarnemingstijd. En dat doet vermoeden dat veel van de schijnbaar eenmalige radioflitsen afkomstig zijn van bronnen die gewoon nog niet lang genoeg zijn waargenomen om een tweede uitbarsting te detecteren. (EE)
→ Astronomers double number of known repeating fast radio bursts

26 april 2023
Astronomen hebben een van de grootste mysteries rond quasars – de helderste objecten in het heelal – opgelost door te ontdekken dat ze worden ‘ontstoken’ door botsende sterrenstelsels (MNRAS, 26 april). Quasars – de Engelse afkorting staat voor quasi-stellar radio source – zijn objecten die zo helder kunnen stralen als een biljoen sterren, samengepakt in een volume ter grootte van ons zonnestelsel. In de zestig jaar sinds hun ontdekking is het een raadsel gebleven hoe zo’n compact object zo’n intense bron van straling kan zijn. Nieuw onderzoek onder leiding van wetenschappers van de universiteiten van Sheffield en Hertfordshire (VK) heeft nu onthuld dat de oorzaak ligt bij botsingen tussen sterrenstelsels. De botsingen werden opgemerkt toen onderzoekers, met behulp van diepe opnamen van de Isaac Newton-telescoop op La Palma, vervormde structuren ontdekten in de buitenste regionen van sterrenstelsels waarin quasars voorkomen. De meeste sterrenstelsels hebben superzware zwarte gaten in hun centrum. Daarnaast bevatten ze ook aanzienlijke hoeveelheden gas, maar meestal cirkelt dit gas op grote afstand om het centrum, buiten het bereik van het daar aanwezige zwarte gat. Wanneer echter twee stelsels met elkaar in botsing komen, wordt dit gas naar het zwarte gat toe gedreven. En net voordat het gas door het zwarte gat wordt opgeslokt, geeft het enorme hoeveelheden energie af in de vorm van de intense straling die karakteristiek is voor quasars. Door waarnemingen van 48 quasars en hun thuisstelsels te vergelijken met opnamen van meer dan honderd stelsels zonder quasar, kwamen de onderzoekers tot de conclusie dat sterrenstelsels die quasars herbergen ongeveer drie keer zoveel kans hebben op interacties of botsingen met andere stelsels. Het is voor het eerst dat een steekproef van quasars van deze omvang met deze gevoeligheid in beeld is gebracht. De ‘ontsteking’ van een quasar kan dramatische gevolgen hebben voor het omringende sterrenstelsel. Door de gebeurtenis wordt het nog resterende gas uit het sterrenstelsel verdreven, waardoor het miljarden jaren lang geen nieuwe sterren meer kan vormen. Over ruwweg vijf miljard jaar zal ook ons Melkwegstelsel dit lot ondergaan, doordat het in botsing komt met het naburige Andromedastelsel. (EE)
→ Astronomers solve the 60-year mystery of quasars – the most powerful objects in the Universe

25 april 2023
Als ze bestaan, verslinden middelzware zwarte gaten opdringerige sterren als een slordige kleuter: ze nemen een paar happen en slingeren het restant vervolgens de ruimte in, zo blijkt uit nieuw onderzoek onder leiding van Fulya Kıroğlu (Northwestern University, VS). Met behulp van nieuwe 3D-computersimulaties bootsten de astronomen zwarte gaten van verschillende massa’s na en slingerden er sterren ongeveer zo groot als onze zon langs, om te zien wat er zou kunnen gebeuren. De astronomen ontdekten dat wanneer een ster een middelzwaar zwart gat nadert, hij in eerste instantie wordt ingevangen in een baan om het zwarte gat. Vervolgens begint het zwarte gat aan een langdurige, wrede maaltijd. Elke keer dat de ster een rondje maakt, neemt het er een hap uit, waardoor de ster geleidelijk steeds verder afslankt. Uiteindelijk blijft alleen de misvormde en uiterst compacte kern van de ster over, waarna het zwarte gat het overblijfsel de ruimte in slingert. De nieuwe simulaties geven niet alleen een indruk van het gedrag van middelzware zwarte gaten, ze bieden astronomen ook een methode om deze ‘verborgen reuzen’ eindelijk op te kunnen sporen. Zwarte gaten zijn niet rechtstreeks waarneembaar, omdat ze geen licht uitzenden. In plaats daarvan moeten astronomen dus kijken naar de interacties tussen deze objecten en hun omgeving. Elke keer dat een ingevangen ster langs zo’n middelzwaar zwart gat scheert, verliest het niet alleen massa, maar ontstaat ook een lichtflits. En omdat elke lichtflits helderder is dan de vorige, kan dit karakteristieke patroon door astronomen worden gebruikt om middelzware zwarte gaten te herkennen. Hoewel astronomen al tal van zwarte gaten hebben ontdekt, blijken middelzware zwarte gaten moeilijk vindbaar te zijn. Zwarte gaten die ontstaan wanneer de kern van een zware ster ineenstort hebben ongeveer drie tot tien keer zoveel massa als onze zon. Aan de andere kant van het spectrum bevinden zich de superzware zwarte gaten, die zich in de kernen van sterrenstelsels verschuilen en miljoenen of zelfs miljarden zonsmassa’s zwaar zijn. Met tien tot tienduizend zonsmassa’s zitten middelzware zwarte gaten ongeveer halverwege. Kıroğlu zal de resultaten van haar team presenteren tijdens het virtuele gedeelte van de bijeenkomst van de American Physical Society die deze maand plaatsvindt. Ze zijn inmiddels ook geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. (EE)
→ Medium-sized black holes eat stars like messy toddlers

25 april 2023
De Webb-ruimtetelescoop heeft zijn eerste licht laten schijnen over de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal. Daarbij heeft hij het bestaan bevestigd van een cluster van zeven sterrenstelsels die zich slechts 650 miljoen jaar na de oerknal heeft gevormd. Op basis van de verzamelde gegevens hebben astronomen de toekomstige ontwikkeling van de cluster-in-wording berekend en vastgesteld dat deze uiteindelijk kolossale afmetingen kan bereiken (The Astrophysical Journal Letters, 24 april). Om de afstand van de sterrenstelsels te kunnen bevestigen, hebben de astronomen nauwkeurige metingen gedaan met de nabij-infraroodspectrograaf van de ruimtetelescoop. Deze metingen hebben laten zien dat ze met snelheden van meer dan duizend kilometer per seconde binnen een halo van donkere materie bewegen. Aan de hand van de spectrale gegevens konden de wetenschappers de toekomstige ontwikkeling van de groep sterrenstelsels berekenen. De modellen geven aan dat deze zogeheten protocluster in omvang en massa zal groeien en uiteindelijk zo’n beetje de Coma-cluster zal evenaren – een enorme cluster in het huidige heelal, die uit duizenden afzonderlijke sterrenstelsels bestaat. Clusters zijn de grootste massaconcentraties in het heelal, die met hun zwaartekracht de ruimtetijd kunnen vervormen. Dit zogeheten zwaartekrachtlenseffect kan een vergrotend effect hebben op objecten buiten de cluster. Dat betekent dat astronomen zo’n cluster als een reusachtig vergrootglas kunnen gebruiken. Bij de waarnemingen van de verre protocluster hebben de onderzoekers de lenswerking van de nabijere Pandora-cluster benut. Zonder deze ‘hulplens’ zouden zelfs de gevoelige instrumenten van de Webb-ruimtetelescoop niet zo diep het heelal in kunnen kijken. De zeven verre sterrenstelsels die nu met Webb onder de loep zijn genomen, zijn geselecteerd aan de hand van gegevens van het Frontier Fields-programma van de Hubble-ruimtetelescoop. In het kader van dit programma deed Hubble met behulp van zwaartekrachtlenzen waarnemingen van zeer verre sterrenstelsels. Maar omdat Hubble geen licht voorbij het nabij-infrarood kan waarnemen, waren de spectrografische gegevens die hij verzamelde niet nauwkeurig genoeg om de afstand van het groepje sterrenstelsels te kunnen bepalen. (EE)
→ Webb Reveals Early-Universe Prequel to Huge Galaxy Cluster

18 april 2023
Yu-Ching Chen (Universiteit van Illinois, VS) en collega’s hebben het verste paar superzware zwarte gaten ontdekt dat ooit is waargenomen. De ontdekking werpt licht op de evolutie van sterrenstelsels tijdens een hectisch kosmisch tijdperk, drie miljard jaar na de oerknal, toen sterrenstelsels in een uitzonderlijk tempo groeiden en sterren vormden. Wanneer twee sterrenstelsels met elkaar in botsing komen, ontstaat een enorme ravage. Gasstromen raken verstoord, enorme aantallen nieuwe sterren worden gevormd, en in het centrum van het ‘gefuseerde’ sterrenstelsel smelten de superzware zwarte gaten van de twee stelsels samen. Superzware zwarte gaten zenden geen licht uit, tenzij er gas naartoe stroomt dat opwarmt en elektromagnetische straling uitzendt. Een fusie tussen sterrenstelsels kan ervoor zorgen dat zo’n zwart gat met gas wordt gevoed en in een actieve galactische kern (AGN) verandert – een helder baken dat tot op grote afstand waarneembaar is. Astronomen hebben op relatief kleine afstanden ongeveer honderd dubbele AGN’s aangetroffen. Maar op grotere afstanden zijn zulke objecten moeilijk herkenbaar: de beide zwarte gaten staan dan schijnbaar zo dicht bij elkaar dat ze bijjna niet van elkaar te onderscheiden zijn. Chen en zijn team hebben naar zulke dubbele zwarte gaten gezocht door AGN’s op te sporen die karakteristieke flikkeringen vertonen. Zwarte gaten zijn slordige eters en daardoor zijn de ‘lichtbakens’ die zij veroorzaken niet constant. Als er twee zwarte gaten zijn in plaats van één, zijn ze vanaf de aarde gezien waarneembaar als een langgerekte lichtvlek. Maar wanneer een van de AGN’s helderder wordt, verschuift de helderheidspiek daarheen. En dat is waar de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia van pas komt. Gaia meet met grote precisie de posities van objecten aan de hemel, en registreert de uit de pas lopende flikkeringen van een dubbele AGN als het heen en weer springen van hun gezamenlijke lichtvlek. De bijzonder heldere AGN SDSS J0749 + 2255, die oorspronkelijk is ontdekt in het kader van de Sloan Digital Sky Survey, lijkt precies dit gedrag te vertonen. Om daar zeker van te zijn, hebben de astronomen aanvullende waarnemingen gedaan op radio-, infrarood-, optische en röntgengolflengten. Op een van hun opnamen zagen ze vervormde structuren die op ‘getijdenstaarten’ lijken – tekenen van een vroegere fusie. Uit de helderheid van de AGN’s op verschillende golflengten bleek ook dat het paar geen toevallige samenstand van twee afzonderlijke AGN’s is die van ons uit gezien toevallig vlak naast elkaar lijken te staan. De zwarte gaten in het stelsel zijn slechts 10.000 lichtjaar van elkaar verwijderd. (Ter vergelijking: ons zonnestelsel bevindt zich op 26.000 lichtjaar van het centrum van de Melkweg). Ze hebben beide ongeveer anderhalf miljard keer zoveel massa als de zon en zullen binnen enkele honderden miljoenen jaren naar elkaar toe spiralen. (EE)
→ Massive Black Hole Duo Spotted at Cosmic Noon

13 april 2023
Een team onder leiding van Chung-Pei Ma (UC Berkeley) is er voor het eerst in geslaagd om de driedimensionale vorm van het grote sterrenstelsel Messier 87 (M87) te bepalen. Gegevens van de Keck-sterrenwacht op Hawaï laten zien dat M87 niet precies symmetrisch is, maar enigszins aardappelvormig (The Astrophysical Journal Letters, 23 april). M87 staat in het sterrenbeeld Maagd en is ongeveer 55 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Ondanks deze grote afstand is het stelsel helder genoeg om zichtbaar te zijn met een verrekijker of kleine telescoop. Maar zoals de meeste hemellichamen die we vanaf de aarde zien, lijkt het stelsel dan plat. Met de Keck Cosmic Web Imager (KCWI) – een geavanceerd instrument van de Keck-sterrenwacht dat diepte kan 'zien' – is nu de ware vorm van M87 bepaald. In combinatie met helderheidsmetingen van de Hubble-ruimtetelescoop is het astronomen gelukt om de bewegingen van sterren rond het superzware zwarte gat in het centrum van M87 ruimtelijk in kaart te brengen. Dit heeft nieuwe inzichten opgeleverd over de vorm van het sterrenstelsel en stelde de onderzoekers bovendien in staat om de massa van het zwarte gat, die ongeveer 5,4 miljard zonsmassa’s bedraagt, nauwkeuriger te berekenen. Eerdere metingen die in 2017 met de Event Horizon Telescope zijn gedaan, kwamen uit op ongeveer 6,5 miljard zonsmassa’s. Hoewel de KCWI vanwege de grote afstand van M87 geen afzonderlijke sterren daarin kan onderscheiden, kon wel gedetailleerde informatie worden verzameld over hun collectieve snelheden. Ma en haar collega’s hebben de Keck II-telescoop op 62 posities verspreid over het sterrenstelsel gericht en spectra gemaakt van een groot aantal sterren tegelijk. Op die manier kon niet alleen de vorm van M87 worden vastgesteld, maar ook zijn rotatiesnelheid worden gemeten: een relatief gezapige 25 kilometer per seconde. (EE)
→ First Ever 3D Map Of Messier 87 Galaxy Assembled

13 april 2023
Een Amerikaans onderzoeksteam, onder leiding van Lia Medeiros (Institute for Advanced Study), heeft een nieuwe techniek voor ‘machinaal leren’ ontwikkeld om de scherpte van opnamen die met behulp radio-interferometrie zijn gemaakt te verbeteren. Bij wijze van proef hebben ze hun nieuwe aanpak, die PRIMO wordt genoemd, gebruikt om een nieuwe versie te maken van de befaamde afbeelding van het superzware zwarte gat in het centrum van het 55 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel M87, die in 2019 aan de wereld werd getoond (The Astrophysical Journal Letters, 13 april). De wetenschappers hebben gebruik gemaakt van de oorspronkelijke data die in 2017 met de internationale Event Horizon Telescope (EHT) – een wereldwijd netwerk van radiotelescopen – zijn verkregen. Tezamen vormden de zeven radiotelescopen een virtuele radiotelescoop ter grootte van de aarde. Maar hoe indrukwekkend het resultaat ook was, de eerste opname van een zwart gat kon niet verhullen dat er grote gaten zaten in de EHT-data. Met behulp van hun nieuwe machinaal-lerentechniek hebben de wetenschappers deze gaten gedicht. Het aldus ‘opgepoetste’ resultaat geeft een beter beeld van de omvang van het donkere centrale gebied van het object – de zogeheten ‘schaduw’ – en de verrassend smalle ring van licht daaromheen. PRIMO maakt gebruik van een techniek waarbij computers bepaalde regels leren door ze duizenden voorbeelden voor te leggen. Dezelfde techniek wordt op allerlei terreinen toegepast, van het restaureren van korrelige foto’s tot het voltooien van onvoltooide muziekcomposities. In dit specifieke geval bestonden de voorbeelden uit talrijke ‘natuurgetrouwe’ computersimulaties van gas dat zich rond een zwart gat verzamelt, om naar overeenkomende patronen te zoeken. De resultaten zijn vervolgens samengevoegd tot een zeer nauwkeurige weergave van de EHT-waarnemingen, waarbij tegelijkertijd een zeer getrouwe schatting is gemaakt van de structuur die in de oorspronkelijke afbeelding ontbrak. Het team heeft aangetoond dat de nieuwe afbeelding in overeenstemming is met de EHT-gegevens en met de theoretische verwachtingen, inclusief de heldere ring die naar verwachting wordt veroorzaakt door heet gas dat in het zwarte gat valt. (EE)
→ A Sharper Look at the First Image of a Black Hole

12 april 2023
Na een vernieuwing van de Westerbork-radiotelescoop hebben astronomen maar liefst vijf nieuwe FRBs waargenomen. Het is de eerste keer dat een Nederlandse telescoop deze snelle radioflitsen ontdekt. De resultaten, die op 12 april worden gepubliceerd, bevatten beelden die veel scherper zijn dan tot nu toe mogelijk was. FRBs oftewel fast radio bursts, behoren tot de felste ontploffingen in het heelal. De explosies zenden daarbij vooral radiogolven uit. De snelle radioflitsen zijn zo krachtig dat ze met radiotelescopen te zien zijn op afstanden van meer dan vier miljard lichtjaar. Om over zulke extreem grote afstanden nog zichtbaar te zijn voor radiotelescopen, moeten ze immense hoeveelheden energie herbergen. Bij het afgaan bevat een FRB tien biljoen (10 miljoen keer een miljoen) maal het jaarlijkse energieverbruik van de gehele wereldbevolking.Snelle radioflitsen zijn waarschijnlijk afkomstig van neutronensterren. De grote dichtheid en magnetische veldsterkte van deze extreem compacte sterren zijn uniek in het heelal. Door de flitsen te bestuderen, kunnen astronomen de fundamentele eigenschappen van de materie waaruit het heelal bestaat beter begrijpen. Maar de flitsen vormen lastige onderzoeksobjecten: je weet van tevoren niet waar aan de hemel de volgende afgaat. Daarbij duurt een FRB niet langer dan milliseconde: als je net met je ogen knippert, is hij voorbij. Westerbork heeft nu dankzij nieuwe ontvangers en een nieuwe supercomputer (het Apertif Radio Transient System, ARTS) niet alleen vijf van deze FRBs waargenomen, maar die ook nog eens heel scherp afgebeeld. Eerder zagen radiotelescopen zoals Westerbork de snelle radioflitsen als met de facetogen van een vlieg. Vliegen kunnen bewegingen in alle richtingen heel goed waarnemen, maar zien niet scherp. Met de upgrade heeft Westerbork de vliegenogen gekruist met arendsogen. Astronomen willen begrijpen hoe de snelle radioflitsen ontstaan en waarom ze zo fel zijn. Maar de flitsen zijn ook interessant, omdat ze onderweg naar de aarde andere sterrenstelsels doorkruisen. Elektronen in die sterrenstelsels, normaal veelal onzichtbaar, vervormen de flitsen. Het opsporen van de onzichtbare elektronen en bijbehorende atomen is belangrijk, omdat het merendeel van de materie in het heelal donker is en onbegrepen. Radiotelescopen konden de plek waar een FRB plaatsvond eerder slechts grofweg aanduiden. Dankzij de ARTS-supercomputer kan Westerbork nu heel nauwkeurig de exacte locatie van een FRB aangeven. Daarbij is gebleken dat drie van de waargenomen snelle radioflitsen het Driehoekstelsel – een buur van ons Melkwegstelsel – hebben ‘doorboord’. Daardoor hebben astronomen voor het eerst kunnen vaststellen hoeveel onzichtbare elektronen dat stelsel maximaal bevat. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

5 april 2023
Het vroege heelal was een onstuimig oord waar sterrenstelsels vaak tegen elkaar botsten en zelfs samensmolten. Met behulp van de ruimtetelescopen Hubble en Gaia en diverse sterrenwachten op aarde hebben astronomen die deze gebeurtenissen onderzoek een bijzondere ontdekking gedaan: een tweetal quasars die door de zwaartekracht aan elkaar gebonden zijn en deel uitmaken van twee samensmeltende sterrenstelsels. Ze bestonden al toen het heelal nog maar drie miljard jaar oud was (Nature, 5 april). Quasars zijn heldere objecten die worden aangedreven door vraatzuchtige superzware zwarte gaten die enorme hoeveelheden energie uitstoten terwijl ze zich volproppen met gas, stof en alles wat in hun greep komt. Het opsporen van dubbele quasars is een relatief nieuw onderzoeksgebied dat pas de afgelopen tien tot vijftien jaar tot ontwikkeling is gekomen. Dankzij de huidige geavanceerde (ruimte)telescopen kunnen astronomen nu gevallen opsporen waarbij twee actieve quasars dicht genoeg bij elkaar staan om uiteindelijk te ‘fuseren’. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat grote sterrenstelsels door achtereenvolgende fusies zijn ontstaan. De verwachting is dat wanneer twee kleinere sterrenstelsels met elkaar in botsing komen, er een groter stelsel kan ontstaan waarin de twee superzware zwarte gaten van de oorspronkelijke stelsels om elkaar wentelen. Het nieuwe onderzoek bewijst dat zo’n populatie inderdaad bestaat. Hubble heeft opnamen gemaakt waarop zonder enige twijfel een echt tweetal superzware zwarte gaten te zien is, in plaats van twee beelden van één en dezelfde quasar, die door een zogeheten zwaartekrachtlens zijn gevormd. Van zichzelf is de Hubble-ruimtetelescoop niet goed genoeg om deze dubbele lichtbakens op te sporen. De onderzoekers hadden de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia nodig om potentiële dubbele quasars aan te wijzen. Gaia meet zeer nauwkeurig de posities, afstanden en bewegingen van nabije hemelobjecten. Maar zij kan ook worden gebruikt om het verre heelal te verkennen.  Gaia’s enorme database kan worden gebruikt om quasars te selecteren die de schijnbare bewegingen van nabije sterren nabootsen. Zulke quasars verschijnen als enkelvoudige objecten in de Gaia-gegevens, omdat ze zo dicht bij elkaar staan. Gaia is in staat om subtiele schommelingen in de posities van sommige quasars te meten, die doen voorkomen dat deze objecten een beetje van positie veranderen. In werkelijkheid komen quasars echter nauwelijks van hun plek. In plaats daarvan kunnen deze schommelingen het gevolg zijn van fluctuaties in het licht van twee quasars die op tijdschalen van dagen tot maanden onafhankelijk van elkaar in helderheid variëren. De dubbele quasar die Gaia en Hubble op deze manier hebben opgespoord bestaat overigens allang niet meer. Het licht dat we nu van dit tweetal waarnemen is ongeveer tien miljard jaar onderweg geweest. Inmiddels moeten hun moederstelsels zijn samengesmolten tot en reusachtig elliptisch sterrenstelsel, zoals we die in het huidige heelal waarnemen. En hun quasars zijn gefuseerd tot een kolossaal superzwaar zwart gat in het centrum daarvan. (EE)
→ Hubble Unexpectedly Finds Double Quasar in Distant Universe

29 maart 2023
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen een groot reservoir van heet gas ontdekt in de cluster-in-wording rond het zogeheten Spinnenwebstelsel. Het betreft de verste detectie van zulk heet gas tot nu toe. Clusters behoren tot de grootste objecten in het heelal, en dit resultaat laat zien hoe vroeg deze structuren al begonnen te ontstaan (Nature, 29 maart). Naast een groot aantal sterrenstelsels – soms wel duizenden – bevatten clusters ook een omvangrijk ‘intraclustermedium’: heet gas dat de ruimte tussen de sterrenstelsels vult en meer massa heeft dan de sterrenstelsels zelf. Tot nog toe was dit gas alleen waargenomen in volgroeide clusters van relatief nabije sterrenstelsels. Om meer te weten te komen over het ontstaan van clusters wilde een team van astronomen, onder leiding van Luca Di Mascolo de universiteit van Triëst (Italië), daarom een verre jonge cluster onder de loep nemen. Een van de meest veelbelovende kandidaten was de Spinnenweb-protocluster, die we waarnemen op een moment dat het heelal nog maar drie miljard jaar oud was. Hoewel het de best onderzochte protocluster betreft, was het nog niet gelukt om een daarin aanwezig intraclustermedium te detecteren. De ontdekking van een groot reservoir van heet gas in de Spinnenweb-protocluster zou erop wijzen dat het systeem op weg is om een echte, persistente cluster van sterrenstelsels te worden in plaats van uiteen te vallen. Het is het team van Di Mascolo gelukt om het intraclustermedium in de Spinnenweb-protocluster op te sporen via het zogeheten thermische Soenjajev-Zeldovitsj-effect. Dit effect treedt op wanneer licht van de kosmische achtergrondstraling – de reststraling van de oerknal – door het intraclustermedium heen gaat. Bij de wisselwerking met de snel bewegende elektronen in het hete gas wint dit licht een beetje energie en verandert het enigszins van kleur oftewel golflengte. Hierdoor werpt de cluster bij bepaalde golflengten als het ware een schaduw over de kosmische achtergrondstraling. Door deze schaduwen te meten, kunnen astronomen niet alleen het bestaan van het hete gas afleiden, maar ook de massa ervan schatten en de vorm ervan in kaart brengen. De onderzoekers hebben vastgesteld dat de Spinnenweb-protocluster een enorm reservoir van heet gas bevat met een temperatuur van enkele tientallen miljoenen graden Celsius. Eerder was al koud gas in deze protocluster ontdekt, maar de massa van het hete gas dat nu is opgespoord, is duizenden malen groter. De ontdekking wijst erop dat de Spinnenweb-protocluster de komende tien miljard jaar kan uitgroeien tot een zware cluster van sterrenstelsels, waarbij zijn massa met minstens een factor tien zal toenemen. (EE)
→ Volledig persbericht

29 maart 2023
Een team van astronomen heeft een van de grootste zwarte gaten ooit ontdekt met behulp van het zogeheten zwaartekrachtlenseffect (MNRAS, 29 maart). Het team, onder leiding van James Nightingale (Durham University, VK), maakte gebruik van de zwaartekrachtswerking van een sterrenstelsel op honderden miljoenen lichtjaren afstand, dat het licht van een nog veel verder weg staand stelsel afbuigt en vergroot. Met behulp van supercomputersimulaties konden de onderzoekers vaststellen dat de waargenomen lichtafbuiging is veroorzaakt door een zwart gat in het voorgrondstelsel dat meer dan 30 miljard keer zoveel massa heeft als onze zon – een massa die nog maar zelden is gezien. Het is voor het eerst dat een zwart gat met behulp van deze techniek, waarbij honderdduizenden simulaties worden gedaan van het pad dat het licht van het achtergrondstelsel heeft gevolgd, is opgespoord. Elke simulatie bevatte een zwart gat met een andere massa. Pas toen de onderzoekers een ‘ultrazwaar’ zwart gat in een van hun simulaties stopte, ontstond een beeld dat overeenkwam met echte opnamen die met de Hubble-ruimtetelescoop zijn gemaakt. De meeste van de zwaarste zwarte gaten die we kennen, verkeren in een actieve toestand, waarbij materie die door het zwarte gat wordt aangetrokken opwarmt en energie afgeeft in de vorm van bijvoorbeeld licht en/of röntgenstraling die met (ruimte)telescopen kan worden waargenomen. Het zwaartekrachtlenseffect maakt het echter mogelijk om ook inactieve zwarte gaten te bestuderen – iets wat normaal gesproken niet lukt in verre sterrenstelsels. Langs deze weg hopen astronomen erachter te kunnen komen hoe ultrazware zwarte gaten zo groot zijn geworden. (EE)
→ Light-bending gravity reveals one of the biggest black holes ever found

28 maart 2023
Telescopen in de ruimte en op aarde hebben de helderste gammaflits ooit waargenomen. De gegevens van deze zeldzame gebeurtenis kunnen bijdragen aan een beter begrip van de kolossale explosies die de uitbarstingen van gammastraling veroorzaken. Aan het onderzoek werkten honderden astronomen mee, onder wie Andrew Levan en zijn groep aan de Radboud Universiteit. Hij leidde de waarnemingen met de ruimtetelescopen Webb en Hubble (Astrophysical Journal Letters, 28 maart). De gamma- en röntgenstraling van de uitbarsting geven nieuw inzicht in de manier waarop straalstromen met materiaal (jets) worden versneld en zelfs twintig stofwolken in ons sterrenstelsel hebben verlicht. Maar er blijft een mysterie: de overblijfselen van de ontplofte ster die de gammaflits veroorzaakte, lijken spoorloos te zijn verdwenen. GRB 221009A, zoals de flits wordt genoemd, werd op 9 oktober 2022 voor het eerst gemeld toen de Neil Gehrels Swift-satelliet röntgenstraling uit de ruimte detecteerde. De bron leek zich in onze Melkweg te bevinden, niet ver van het galactische centrum. Gegevens van de ruimtetelescopen Swift en Fermi suggereerden echter al snel dat hij veel verder weg stond. Waarnemingen met het X-shooter-instrument van ESO’s Very Large Telescope in Chili, onder leiding van Daniele Bjørn Malesani van de Radboud Universiteit, wezen de uitbarsting vervolgens toe aan een veel verder weg gelegen sterrenstelsel. ‘De uitbarsting vond plaats op twee miljard lichtjaar afstand, maar voor een gammaflits is dat in onze achtertuin. Zo’n krachtige uitbarsting, zo dichtbij – dat is zeldzaam,’ aldus Malesani. Het feit dat de gammaflits van zo ver weg kwam, betekent dat hij uitzonderlijk helder moet zijn geweest. Statistisch gezien komt een gammaflits zo helder als GRB 221009A slechts eenmaal in vele duizenden jaren voor. Het is misschien wel de helderste uitbarsting van gammastraling sinds het begin van de menselijke beschaving. Uit berekeningen blijkt dat de gammaflits gedurende enkele seconden ongeveer een gigawatt aan energie in de bovenste atmosfeer van de aarde heeft gepompt. Dat komt overeen met de energieproductie van een aardse elektriciteitscentrale. ‘Er werd zoveel gamma- en röntgenstraling uitgezonden dat de ionosfeer van de aarde erdoor werd geprikkeld,’ aldus Erik Kuulkers, ESA-projectwetenschapper voor Integral, een van de ruimtetelescopen die de gammaflits heeft gedetecteerd. Een grote hoeveelheid gegevens van totaal verschillende instrumenten wordt nu samengebracht om te begrijpen hoe de oorspronkelijke explosie heeft plaatsgevonden, en hoe de straling op zijn reis door de ruimte heeft ingewerkt op andere materie. Eén gebied dat al resultaten heeft opgeleverd, is de manier waarop de röntgenstraling stofwolken in de Melkweg heeft verlicht. De straling heeft ongeveer twee miljard jaar door de intergalactische ruimte gereisd voordat zij ons Melkwegstelsel binnenkwam. Ongeveer 60.000 jaar geleden kwam de straling de eerste stofwolk tegen en ongeveer duizend jaar geleden de laatste. Telkens wanneer de röntgenstraling een stofwolk tegenkwam, verstrooide deze een deel van de straling, waardoor concentrische ringen ontstonden die zich naar buiten toe leken uit te breiden. ESA-satelliet XMM-Newton heeft deze ringen enkele dagen na de gammaflits waargenomen. De dichtstbijzijnde wolken leverden de grootste ringen op, simpelweg doordat ze door het perspectief groter lijken. Een Italiaans team heeft stofwolken geanalyseerd en vergeleken met bestaande modellen. Ze ontdekten dat één model de ringen bijzonder goed reproduceerde. In dit model bestonden de stofkorrels voornamelijk uit grafiet, een kristallijne vorm van koolstof. Maar het blijft een mysterie welk object explodeerde en de gammaflits veroorzaakte. Levan en collega’s hebben Webb gebruikt om naar de nasleep van de explosie te zoeken, maar vonden niets. Het is niet helemaal duidelijk wat dit betekent. Het zou kunnen dat de ster zo zwaar was dat na de eerste explosie meteen een zwart gat is ontstaan. Dat zou het materiaal dat normaalgesproken de gaswolk zou vormen die bekendstaat als een supernovarest kunnen hebben opgeslokt.Er is dus veel vervolgwerk te doen. Astronomen zullen blijven zoeken naar de overblijfselen van de ontplofte ster. Ze zullen onder andere op jacht gaan naar sporen van zware elementen zoals goud, waarvan ze denken dat die bij zulke zware explosies ontstaan.
→ Oorspronkelijk persbericht

15 maart 2023
Astronomen hebben, met behulp van de Keck-telescopen op Maunakea (Hawaï) een protocluster van sterrenstelsels in het vroege heelal ontdekt die omgeven is door verrassend heet gas. Dit gas bevindt zich rond een reusachtige verzameling sterrenstelsels die COSTCO-I wordt genoemd (The Astrophysical Journal Letters, 14 maart). Vanaf de aarde nemen we COSTCO-I waar zoals hij eruitzag toen het heelal 11 miljard jaar jonger was dan nu. De protocluster – een voorloper van de huidige clusters – dateert uit een tijd waarin het gas dat het grootste deel van de ruimte buiten de sterrenstelsels vulde (het zogeheten intergalactische medium) aanzienlijk koeler was. Tijdens dit tijdperk, dat ook wel de ‘kosmische middag’ wordt genoemd, bereikte de stervormingsactiviteit van sterrenstelsels haar hoogtepunt. Er was volop ‘koel’ gas met temperaturen van ongeveer 10.000 graden Celsius voorhanden om sterrenstelsels te kunnen vormen en te laten groeien. Het gas dat met COSTCO-I wordt geassocieerd lijkt zijn tijd ver vooruit. Met temperaturen van 100.000 tot meer dan 10 miljoen graden Celsius is het ongeveer net zo heet als het huidige intergalactische medium, dat ook wel het ‘Warm-Hot Intergalactic Medium’ wordt genoemd. Het is voor het eerst dat astronomen zo’n voorraad van oeroud gas hebben opgespoord die de kenmerken vertoont van het huidige intergalactische medium. Het is verreweg het vroegst bekende deel van het heelal dat is ‘opgestookt’ tot temperaturen van het huidige intergalactische medium. Als we laatstgenoemde beschouwen als een kolossale kosmische stofpot die borrelt en schuimt, dan is COSTCO-I waarschijnlijk de eerste ‘bubbel’ die in de nog grotendeels koude stoofpot opborrelde. COSTCO-I heeft meer dan 400 biljoen keer zoveel massa als onze zon en strekt zich over enkele miljoenen lichtjaren uit. Hoewel astronomen wel vaker verre protoclusters ontdekken, viel aan COSTCO-I iets bijzonders op. Normaal gesproken is zo’n grote protocluster omgeven door neutraal waterstofgas, maar dat is hier niet het geval. Dat is waarom de astronomen denken dat het gas in COSTCO-I miljoenen graden heet is – veel heter dan het toenmalige intergalactische medium. Hoe het Warm-Hot Intergalactic Medium is ontstaan, is onduidelijk. Mogelijk hebben botsingen en daaropvolgende samensmeltingen van sterrenstelsels hierbij een rol gespeeld. Maar het is ook mogelijk dat de benodigde energie is geleverd door reusachtige jets van radiostraling, die door superzware zwarte gaten binnen de protocluster zijn gegenereerd. Het intergalactische medium is het gasreservoir dat sterrenstelsels van ‘bouwmateriaal’ voorziet. Heet gas gedraagt zich anders dan koud gas, wat bepalend is voor hoe gemakkelijk het naar sterrenstelsels toe kan stromen om sterren te vormen. (EE)
→ The First Bubble In The Intergalactic Stew

10 maart 2023
Op de eerste beelden van het grootste waarneemprogramma in het eerste bedrijfsjaar van de Webb-ruimtetelescoop – COSMOS-Web – zijn allerlei soorten sterrenstelsels te zien, waaronder prachtige voorbeelden van spiraalstelsels, zwaartekrachtlenzen en botsende sterrenstelsels. De opnamen, verkregen met de nabij-infraroodcamera NIRCam en het middel-infraroodinstrument MIRI, zijn begin dit jaar gemaakt. De beelden zijn ongelooflijk gedetailleerd in vergelijking met die van eerdere ruimtetelescopen, zoals Hubble en Spitzer. COSMOS-Web is een 255 uren omvattend programma waarbij een aaneengesloten hemelgebied van 0,6 vierkante graad (drie keer de schijnbare grootte van de vollemaan) door vier verschillende filters met NIRCam wordt gefotografeerd. Kleinere stukjes van dit hemelgebied worden tegelijkertijd bekeken met MIRI. Naar verwachting zullen op die manier uiteindelijk ongeveer een miljoen sterrenstelsels op uiteenlopende afstanden worden vastgelegd. Op de nu vrijgegeven momentopname zijn ‘slechts’ ongeveer 25.000 sterrenstelsels te zien, maar dat zijn er altijd nog ruim twee keer zoveel als op het befaamde Hubble Ultra Deep Field, dat tussen september 2003 en januari 2004 door de Hubble-ruimtetelescoop is vastgelegd. Bij het COSMOS-Web-programma zijn bijna honderd astronomen van over de hele wereld betrokken. Het heeft drie belangrijke wetenschappelijke doelen: het vergroten van onze kennis van het zogeheten reïonisatietijdperk, ruwweg 200.000 tot 1 miljard jaar na de oerknal; het opsporen en karakteriseren van vroege zware sterrenstelsels en onderzoeken in hoeverre de evolutie van donkere materie in sterrenstelsels gelijk op is gegaan met die van hun stellaire inhoud. De nu gepresenteerde mozaïekbeelden zijn gebaseerd op beelden die op 5 en 6 januari jl. zijn verkregen. In april en mei wordt een nieuwe reeks opnamen worden gemaakt, waarmee dan ongeveer de helft van het COSMOS-Web-veld compleet zal zijn. De rest staat voor de maanden rond de komende jaarwisseling op het programma. (EE)
→ First Images from JWST’s Largest General Observer Program

9 maart 2023
Een ver en eenzaam sterrenstelsel lijkt al zijn vroegere begeleidende stelsels te hebben opgeslokt. De ontdekking, gebaseerd op gegevens van NASA’s röntgen-ruimtetelescoop Chandra en de internationale Gemini-sterrenwacht op Hawaï, kan de grenzen verleggen van hoe snel sterrenkundigen verwachten dat sterrenstelsels in het vroege heelal zijn gegroeid. Het onverwacht solitaire sterrenstelsel bevindt zich op ongeveer 9,2 miljard lichtjaar van de aarde en bevat een quasar – een superzwaar zwart gat in het centrum van het stelsel dat gas aantrekt en krachtige jets van materie produceert die op radiogolflengten te zien zijn. De omgeving van het sterrenstelsel, dat bekendstaat als 3C 297, lijkt de kenmerken te hebben van een cluster: een enorme verzameling van honderden tot duizenden sterrenstelsels. Toch is 3C 297 in zijn eentje. De röntgengegevens van Chandra tonen twee belangrijke cluster-kenmerken. Ten eerste blijkt uit de gegevens dat het eenzame sterrenstelsel is omgeven door grote hoeveelheden gas met temperaturen van tientallen miljoenen graden – iets wat normaal gesproken alleen in clusters wordt voorkomt. Bovendien heeft de jet van het superzware zwarte gat in het centrum van 3C 297 140.000 lichtjaar verderop een intense bron van röntgenstraling gecreëerd, wat impliceert dat hij zich door gas rond het sterrenstelsel heen heeft moeten ploegen. Ondanks deze overeenkomsten met een cluster blijkt uit waarnemingen met de Gemini-telescoop dat geen van de negentien sterrenstelsels die op foto’s dicht bij 3C 297 lijken te staan, zich daadwerkelijk op dezelfde afstand bevinden als het eenzame sterrenstelsel. Het team van astronomen dat het sterrenstelsel heeft bestudeerd denkt nu dat de combinatie van de zwaartekracht van 3C 297 en interacties tussen de oorspronkelijke sterrenstelsels onderling ertoe heeft geleid dat ze zijn samengesmolten tot één groot sterrenstelsel. De astronomen gaan ervan uit dat 3C 297 niet langer als een cluster moet worden beschouwd maar als een ‘fossiele groep’ – het eindstadium van een sterrenstelsel dat stelsels uit zijn omgeving aantrekt en daarmee samengaat. Hoewel er al diverse andere fossiele groepen zijn ontdekt, is 3C 297 met een afstand van 9,2 miljard jaar uitzonderlijk ver weg. De vorige recordhouders bevonden zich op afstanden van 4,9 en 7,9 miljard lichtjaar. (EE)
→ Chandra Helps Astronomers Discover a Surprisingly Lonely Galaxy

7 maart 2023
Astronomen zijn meer te weten gekomen over de toestand van het heelal 13 miljard jaar geleden, door de hoeveelheid koolstof in de gassen rond oude sterrenstelsels te meten. Daarbij hebben ze ontdekt dat de fractie koolstof in warm gas destijds snel is toegenomen, wat verband kan houden met grootschalige opwarming van gas in verband met het verschijnsel dat het ‘reïonisatietijdperk’ wordt genoemd (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 7 maart). Uit het onderzoek, onder leiding van Rebecca Davies van de Swinburne University of Technology (Australië), blijkt dat de hoeveelheid warme koolstof binnen een periode van slechts 300 miljoen jaar – een mum van tijd naar kosmische maatstaven – met een factor vijf is toegenomen. Hoewel ook eerdere studies al op een toename aan warme koolstof hadden gewezen, zijn pas bij dit nieuwe onderzoek genoeg data verzameld om de snelheid van de toename nauwkeurig te kunnen meten. Davies en haar team suggereren twee mogelijke verklaringen voor de snelle evolutie. De eerste is dat er een toename was van de hoeveelheid koolstof rond sterrenstelsels, simpelweg omdat er meer koolstof in het heelal beschikbaar kwam. Gedurende de periode waarin de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden werden immers veel zware elementen gevormd, waaronder ook koolstof, die eerder niet hadden bestaan. Het is dus goed denkbaar dat de eerste generaties sterren verantwoordelijk waren voor de snelle stijging van het koolstofgehalte. Bij hun onderzoek vonden de onderzoekers echter ook aanwijzingen dat de hoeveelheid kóéle koolstof in dezelfde periode afnam. Dit suggereert dat de evolutie van de koolstof wellicht twee fasen heeft gekend: een snelle stijging tijdens het reïonisatietijdperk, gevolgd door een afvlakking. Het reïonisatietijdperk, dat plaatsvond toen het heelal ‘slechts’ één miljard jaar oud was, was de periode na het kosmische donkere tijdperk dat volgde op de oerknal waarin het licht weer vrij spel kreeg in het heelal. Daarvóór was het heelal één donkere, dichte mist van gas. Maar toen de eerste zware sterren begonnen te stralen, raakte dat gas geïoniseerd – een herhaling van de toestand kort na de oerknal (vandaar reïonisatie). Die straling kan tot een snelle opwarming van het omringende gas hebben geleid, die de bij dit onderzoek waargenomen toename van de hoeveelheid warme koolstof heeft veroorzaakt. Onderzoek naar de reionisatie is van vitaal belang om te begrijpen wanneer en hoe de eerste sterren zich vormden en de elementen begonnen te produceren die nu bestaan. Maar de benodigde metingen zijn uiterst moeilijk: voor het nieuwe onderzoek moesten 250 uur aan waarnemingen worden gedaan met de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili. Met deze telescoop konden de wetenschappers een aantal verre quasars waarnemen die als kosmische schijnwerpers fungeren. Terwijl het quasarlicht op zijn 13 miljard jaar durende reis door het heelal door sterrenstelsels heen gaat, worden sommige fotonen geabsorbeerd, waardoor karakteristieke streepjescode-achtige patronen in het quasarlicht ontstaan. Door deze spectraallijnen te analyseren kunnen astronomen de chemische samenstelling en temperatuur van het gas in de sterrenstelsels bepalen. Op die manier kunnen ze meer te weten komen over de evolutie van het heelal. Het onderzoek was een samenwerking tussen de Swinburne University of Technology en instituten in Italië, Duitsland, de VS en het Verenigd Koninkrijk. (EE)
→ Tracing 13 billion years of history by the light of ancient quasars

3 maart 2023
Onder Japanse leiding hebben astronomen voor het eerst een supernova ontdekt die ongeveer een jaar na zijn explosie weer opleefde op millimetergolflengten. Waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) laten zien dat de zware ster ongeveer 1500 jaar vóór de explosie een groot deel van zijn buitenlagen is verloren (The Astrophysical Journal Letters, 1 maart). Zware sterren sluiten hun bestaan af met een catastrofale supernova-explosie. Maar de manier waarop ze naar hun einde toe evolueren varieert van ster tot ster. Een van de factoren die daarbij een rol kan spelen is de interactie met een begeleidende ster. De meeste zware sterren maken namelijk deel uit van een dubbelster. In zo’n dubbelstersysteem kan de ene ster het buitenste omhulsel van de andere ster ‘afsnoepen’. Een deel van het gestolen gas wordt daarbij de omgeving in geslingerd en vormt zo een circumstellair medium. Naar astronomische maatstaven voltrekt dit proces zich heel snel, waardoor de kans klein is dat je het als astronoom ‘live’ kunt waarnemen. In plaats daarvan proberen astronomen het proces te onderzoeken door de eigenschappen ervan te diagnosticeren, zoals de hoeveelheid en de verdeling van het circumstellaire medium dat door de interactie met de begeleidende ster ontstaat. En dat is precies wat een team onder leiding van Keiichi Maeda (Universiteit van Kyoto) en Tomonari Michiyama (Universiteit van Osaka) heeft gedaan. Bij een supernova-explosie verspreiden de ‘brokstukken’ van de ontplofte ster zich met snelheden tot tien procent van de lichtsnelheid over de omgeving. Deze zogeheten ejecta komen vervolgens in botsing met het circumstellaire medium, waardoor synchrotronstraling op radiogolflengten ontstaat. Door de eigenschappen van deze straling te onderzoeken, is het mogelijk om de verdeling van het circumstellaire medium in kaart te brengen. En daaruit kan dan weer worden afgeleid hoeveel massa de stervende zware ster voor zijn uiteindelijk explosie is kwijtgeraakt. Voor hun onderzoek hebben de astronomen supernova SN 2018ivc, die zich afspeelde in het bekende spiraalstelsel M77, een paar jaar lang gevolgd met de ALMA-radiotelescoop. Op millimetergolflengten nam de helderheid van deze supernova tot ongeveer tweehonderd dagen na de explosie snel af, maar ruim duizend dagen later zagen de astronomen hem opeens weer opleven – een verschijnsel dat wel eens eerder was waargenomen, maar toen steeds op centimetergolflengten. Op de millimeter-golflengten van ALMA konden de astronomen een veel duidelijker beeld krijgen van de onmiddellijke omgeving van de ontplofte ster. Zo werd op ongeveer een tiende lichtjaar afstand daarvan een dicht circumstellair medium gedetecteerd. De ejecta van de supernova kwamen uiteindelijk in botsing met dit materiaal, maar hadden het na tweehonderd dagen nog niet bereikt. Met behulp van de latere ALMA-waarnemingen kon het resultaat van de botsing nader worden gekwantificeerd door modelberekeningen van het verschijnsel te doen en de intensiteit van de waargenomen synchrotronstraling te vergelijken met de modelvoorspellingen. En dat bracht de astronomen tot de conclusie dat een groot deel van het circumstellaire medium te danken was aan de interactie met een begeleidende ster, die ongeveer 1500 jaar vóór de supernova-explosie moet hebben plaatsgevonden. (EE)
→ Resurrected Supernova Provides Missing-Link in Stellar Evolution

28 februari 2023
Een onderzoeksteam onder leiding van Stefanie Komossa van het Max-Planck Institut für Radioastronomie heeft aanwijzingen gevonden dat een van de superzware zwarte gaten in het centrum van het sterrenstelsel OJ 287 waarschijnlijk ongeveer honderd keer lichter is dan tot nu toe werd aangenomen. OJ 287 is al sinds zijn ontdekking, eind 19de eeuw, een intrigerend en dankbaar onderzoeksobject. Het sterrenstelsel produceert geregeld flinke uitbarstingen van licht en energie, die inzicht geven in wat zich in het centrum ervan afspeelt. De uitbarstingen van OJ 287 vinden ruwweg eens in de twaalf jaar plaats. De meest waarschijnlijke verklaring voor dit verschijnsel is dat het sterrenstelsel twee kolossale zwarte gaten in zijn kern heeft die om elkaar heen wentelen. Het vermoeden bestaat dat het kleinste van de twee daarbij bij herhaling de schijf van gas rond het zwaarste zwarte gat doorboort. Deze laatste zou dan wel een massa van meer dan 10 miljard zonsmassa’s moeten hebben – at uitzonderlijk veel is. In twee recent gepubliceerde onderzoeksartikelen (MRAS en Astrophysical Journal, 23 februari) komen Komossa en haar collega’s uit op een veel geringere massa. Na uitvoerige waarnemingen, waarbij OJ 287 voor het eerst over een breed golflengtegebied – van radio- tot gammastraling – onderzocht is, zijn de astronomen tot de conclusie gekomen dat de gasschijf rond het primaire zwarte gat minstens tien keer minder helder is dan eerdere schattingen aangaven. Deze grote afwijking wordt vooral veroorzaakt door de jet die OJ 297 uitzendt. Deze ‘kosmische schijnwerper’ wijst precies onze kant op, waardoor het zicht op de gasschijf veelal wordt ontnomen. Uit de nieuwe, langdurige waarneemcampagne blijkt echter dat de jet soms aanzienlijk in intensiteit afneemt, en op zo’n moment laat het schijnsel van de schijf zich wél goed bekijken. Het is de astronomen nu gelukt om de bewegingen van het gas rond het primaire zwarte gat te meten. De resultaten impliceren dat de massa van dit object ‘maar’ 100 miljoen zonsmassa’s bedraagt. Bovendien lossen ze een raadsel op dat enkele jaren geleden opdook, toen een voorspelde grote uitbarsting van OJ 287 om onduidelijke redenen uitbleef. De nieuwe schatting van de massa van het primaire zwarte gat ruimt dit raadsel uit de weg. (EE)
→ Black Hole at Galaxy’s Center Is Much Smaller Than Previously Thought

24 februari 2023
Astronomen van de Universiteiten van Texas en Arizona (VS) hebben een snel groeiend zwart gat ontdekt in een van de meest extreme sterrenstelsels die in het zeer vroege heelal bekend zijn. De ontdekking van het stelsel en het zwarte gat in diens centrum levert nieuwe inzichten op over de vorming van de allereerste superzware zwarte gaten (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 24 februari). Aan de hand van waarnemingen met de Atacama Large Millimeter Array (ALMA), een radiosterrenwacht in het noorden van Chili, heeft het team vastgesteld dat het sterrenstelsel COS-87259, dat dit nieuwe superzware zwarte gat bevat, extreem gedrag vertoont. Het vormt nieuwe sterren in een duizend keer groter tempo dan ons eigen Melkwegstelsel en bevat meer dan een miljard zonsmassa’s aan interstellair stof. Ten gevolge van deze hevige 'starburst' en het groeiende superzware zwarte gat in zijn centrum is COS-87259 een opvallend heldere verschijning. Doordat het centrale zwarte gat is gehuld in kosmisch stof, wordt bijna al zijn licht uitgezonden in het middel-infraroodgebied van het elektromagnetische spectrum. De onderzoekers hebben ook ontdekt dat het superzware zwarte gat (ook wel een actieve galactische kern genoemd) een sterke jet van materiaal genereert die zich met bijna de lichtsnelheid een weg baant door het moederstelsel. Tegenwoordig bevindt zich in het centrum van bijna elk sterrenstelsel een zwarte gat met een massa die miljoenen tot miljarden keren groter is dan die van onze zon. Hoe deze superzware zwarte gaten zijn ontstaan, blijft een raadsel, vooral omdat verschillende van deze objecten op zulke grote afstanden zijn ontdekt, dat ze moeten zijn ontstaan toen het heelal nog heel jong was. Doordat het licht van deze objecten er zo lang over doet om ons te bereiken, zien we ze zoals ze er in een ver verleden uitzagen – in dit geval 750 miljoen jaar na de oerknal, wat ongeveer overeenkomt met vijf procent van de huidige leeftijd van het heelal. Bijzonder verbazingwekkend aan het nieuwe object is dat het is ontdekt in een relatief klein stukje hemel, minder dan tien keer de grootte van de vollemaan. Dit suggereert dat er duizenden van dit soort stofrijke zwarte gaten te vinden zijn in het vroege heelal. De enige andere klasse van superzware zwarte gaten die we kennen in het vroege heelal zijn quasars – actieve zwarte gaten waarvan het licht niet zo sterk wordt getemperd door kosmisch stof. Op afstanden zoals die van COS-87259 zijn deze quasars echter uiterst zeldzaam: verspreid over de volledige hemel zijn er nog maar enkele tientallen ontdekt. De verrassende ontdekking van COS-87259 en diens zwarte gat roept dan ook vragen op over de aantallen superzware zwarte gaten in het prille heelal en over de soorten sterrenstelsels waarin zij gewoonlijk ontstaan. (EE)
→ New discovery sheds light on very early supermassive black holes

22 februari 2023
Een internationaal team van astronomen, onder wie de Nederlandse onderzoekers Ivo Labbé (Swinburne University, Australië) en Pieter van Dokkum (Yale University, VS), heeft zes sterrenstelsels in het vroege heelal ontdekt die onverwacht veel massa hebben. De verre stelsels zetten ons huidige begrip over de vorming van sterrenstelsels op zijn kop (Nature, 22 februari).  De sterrenstelsels zijn ontdekt in de eerste dataset van de Webb-ruimtetelescoop. Ze zien eruit als stelsels die net zo volgroeid zijn als ons eigen Melkwegstelsel, maar die al bestonden toen het heelal nog maar drie procent van zijn huidige leeftijd had (zo’n 500-700 miljoen jaar geleden). Webb is uitgerust met infrarood-instrumenten die het licht kunnen detecteren dat door de oudste sterren en sterrenstelsels werd uitgezonden. In wezen stelt de telescoop wetenschappers in staat om ongeveer 13,5 miljard jaar terug in de tijd te kijken. Hoewel de beelden suggereren dat wat de astronomen hebben ontdekt waarschijnlijk sterrenstelsels zijn, is het denkbaar dat een paar van deze objecten in stof gehulde superzware zwarte gaten blijken te zijn. Maar hoe dan ook: de hoeveelheid massa die zij hebben ontdekt, betekent dat de bekende massa aan sterren in deze vroege periode van ons heelal tot wel honderd keer groter was dan voor mogelijk werd gehouden. Om zo’n grote hoeveelheid massa te kunnen verklaren, zouden ofwel de bestaande kosmologische modellen moeten worden gewijzigd, ofwel de wetenschappelijke kennis over de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal – dat sterrenstelsels zijn begonnen als kleine wolken van sterren en stof die in de loop der tijd geleidelijk groter werden – moeten worden herzien. Beide scenario’s vereisen een fundamentele verschuiving in ons begrip van het ontstaan van het heelal. Om de bevindingen van het team te bevestigen, moeten spectra van de massieve sterrenstelsels worden genomen. Dat levert informatie op over hun werkelijke afstanden en over hun chemische samenstelling. De astronomen kunnen deze gegevens vervolgens gebruiken om een duidelijker beeld te vormen van hoe de sterrenstelsels eruit zagen, en hoe massarijk ze werkelijk waren. (EE)
→ Discovery of massive early galaxies defies prior understanding of the universe

17 februari 2023
Onderzoekers die gebruik maken van de Webb-ruimtetelescoop hebben een eerste blik kunnen werpen op de stervormingsactiviteit in nabije sterrenstelsels. De gegevens laten zien dat zelfs beginnende stervorming van invloed kan zijn op de vormen, structuren en dynamiek van deze grote objecten. Astronomen van over de hele wereld werken samen aan een project om een aantal prangende vraagstukken omtrent de stervorming in sterrenstelsels op te lossen. In het kader van dit project, met de titel ‘Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies with JWST’ (PHANGS-JWST), zijn nu de eerste Webb-opnamen van nabije sterrenstelsels geanalyseerd. Dat heeft 21 onderzoeksverslagen opgeleverd, die onlangs in een themanummer van The Astrophysical Journal Letters zijn gepubliceerd. Het internationale onderzoeksteam bestudeert negentien schijfvormige sterrenstelsels waar we recht tegenaan kijken. Daarvan zijn er nu vier zijn bekeken: NGC 628 (M74), NGC 1365, NGC 7496 en IC 5332. De beelden die met de Amerikaanse Near-Infrared Camera (NIRCam) en de Europese Mid-Infrared Instrument (MIRI) van Webb zijn gemaakt, hebben de astronomen versteld doen staan. Het PHANGS-team heeft deze sterrenstelsels jarenlang bestudeerd op optische, radio- en ultraviolette golflengten met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array en de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). Daarbij bleef echter een cruciale fase in de levenscyclus van sterren buiten schot: de periode waarin een jonge ster nog is gehuld in een cocon van stof en gas. De gevoelige infraroodcamera’s van Webb kunnen door dit stof heen ‘prikken’. De nieuwe Webb-beelden zijn waardevol, omdat ze enkele van de fijnste structuren in de spiraalstelsels laten zien, zoals de compacte jonge sterrenhopen die in de kernen van de stelsels te vinden zijn. De gegevens tonen aan dat deze sterrenhopen een grote diversiteit vertonen, van wonderbaarlijk inactief tot uitermate actief. Een ander boeiend aspect is de ontdekking van stervorming tussen de opvallende spiraalarmen. Uit de eerste resultaten blijkt, zoals verwacht, dat de stervormingsactiviteit het grootst is in de spiraalarmen. De efficiëntie waarmee gas wordt omgezet in sterren lijkt echter over de hele schijf constant te zijn. Hierdoor kunnen zich zelfs buiten de spiraalarmen zware sterrenhopen vormen – iets waar vooraf veel discussie over bestond. (EE)
→ The James Webb Space Telescope Reveals Intricate Networks of Gas and Dust in Nearby Galaxies

15 februari 2023
Astronomen hebben met de Webb-ruimtetelescoop een nieuw ‘deep field’ vastgelegd van Pandora's Cluster (Abell 2744), met nooit eerder vertoonde details. Bij het internationale onderzoek zijn Marijn Franx en Mariska Kriek (beiden Universiteit Leiden), Pratika Dayal (Rijksuniversiteit Groningen) en Ivo Labbé (Swinburne University of Technology in Melbourne, Australië) betrokken. De resultaten zijn beschreven in vier wetenschappelijke artikelen. Het nieuwe Webb-beeld toont drie clusters van zware sterrenstelsels die samen een megacluster vormen. De gecombineerde massa van de clusters creëert een krachtige zwaartekrachtlens, een natuurlijk vergrotingseffect van de zwaartekracht, waardoor veel verder gelegen sterrenstelsels in het vroege heelal kunnen worden waargenomen. Pandora’s Cluster ligt in het zuidelijke sterrenbeeld Beeldhouwer (Sculptor), op 3,5 miljard lichtjaar van de aarde. Het nieuwe beeld van Pandora's Cluster voegt vier Webb-foto's samen tot één panoramisch beeld en toont ruwweg 50.000 bronnen in het nabij-infrarood licht. Alleen de centrale kern van Pandora is eerder in detail bestudeerd door de Hubble-ruimtetelescoop. Door de combinatie van de infraroodinstrumenten van Webb met een breed mozaïekbeeld van de verschillende lensgebieden in het gebied, kwamen de astronomen tot dit brede en diepe veld. Naast de vergroting vervormt de zwaartekrachtlens het uiterlijk van verre sterrenstelsels, zodat ze er heel anders uitzien dan die op de voorgrond. De lenswerking van de cluster is zo sterk dat hij het weefsel van de ruimte zelf vervormt, zodat het licht van verre sterrenstelsels dat door die vervormde ruimte reist, er ook vervormd uitziet. Mede-hoofdonderzoeker Ivo Labbé, wijst op het gebied rechtsonder op de Webb-opname dat nog nooit door Hubble in beeld is gebracht. ‘Daar zijn honderden verre lensvormige sterrenstelsels te zien die verschijnen als zwakke booglijnen. Door in te zoomen op het gebied worden er steeds meer zichtbaar. Mijn eerste reactie op het beeld was dat het zo mooi is, dat het lijkt op een simulatie van de vorming van sterrenstelsels. We moesten onszelf eraan herinneren dat dit echte waarnemingen waren.’ Het UNCOVER-team gebruikte Webb's Near-Infrared Camera (NIRCam) om de cluster vast te leggen met belichtingen tussen 4-6 uur, met in totaal ongeveer dertig uur waarneemtijd. De volgende stap is het nauwgezet doornemen van de beeldgegevens en het selecteren van sterrenstelsels voor vervolgwaarnemingen met de Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), die nauwkeurige afstandsmetingen zal opleveren, samen met andere gedetailleerde informatie over de samenstelling van de gelensde sterrenstelsels. Dat zal nieuwe inzichten opleveren in het vroege tijdperk van de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Het UNCOVER-team verwacht dat Webb deze NIRSpec-waarnemingen in de zomer van 2023 zal doen. 
→ Volledig persbericht

15 februari 2023
Wanneer twee neutronensterren op elkaar botsen, produceren zij een explosie die, anders dan wat tot voor kort werd aangenomen, volmaakt bolvormig is. Hoe dit kan, is nog steeds een mysterie, maar volgens astrofysici van de Universiteit van Kopenhagen kan de ontdekking de sleutel zijn tot nieuwe fundamentele fysica en het meten van afstanden in het heelal (Nature, 15 februari). De kolossale explosies die ontstaan wanneer twee om elkaar wentelende neutronensterren met elkaar in botsing komen – de zogeheten kilonova’s – zijn verantwoordelijk voor het ontstaan van zowel grote als kleine dingen in het heelal: van zwarte gaten tot de atomen in de gouden ring aan je vinger en het jodium in ons lichaam. Maar verder is over dit explosieve verschijnsel nog veel onbekend. Toen in 2017 op 140 miljoen lichtjaar afstand een kilonova werd gedetecteerd, konden wetenschappers voor het eerst gedetailleerde gegevens over het verschijnsel verzamelen. En nog steeds zijn onderzoekers over de hele wereld – onder wie Albert Sneppen en Darach Watson van de Universiteit van Kopenhagen – bezig met de interpretatie ervan. Sneppen en Watson hebben daarbij een verrassende ontdekking gedaan. Omdat er vóór de botsing twee supercompacte neutronensterren zijn die honderd keer per seconde om elkaar heen draaien, zou de explosiewolk die door de uiteindelijke botsing ontstaat een afgeplatte en nogal asymmetrische vorm moeten hebben. Maar dat is bij de kilonova uit 2017 helemaal niet het geval: hij is volledig symmetrisch en heeft een bijna volmaakte bolvorm. Dit betekent waarschijnlijk dat de theorieën en simulaties van kilonova’s waar astronomen de afgelopen 25 jaar mee hebben gespeeld, een belangrijke tekortkoming hebben. De meest waarschijnlijke manier om tot een bolvormige explosie te komen is dat er een enorme hoeveelheid energie uit het centrum van de explosie ontsnapt die de anderszins asymmetrische explosiewolk ‘gladstrijkt’. De bolvorm vertelt ons dus dat er waarschijnlijk veel energie in de kern van de botsing zit, wat niet was voorzien. Wanneer de neutronensterren botsen, smelten ze kortstondig samen tot één uiterst zware neutronenster, die vervolgens ineenstort tot een zwart gat. Sneppen en Watson suggereren dat deze ineenstorting weleens verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de onverwachte eigenschappen van de kilonova van 2017. Mogelijk ontstaat er op het moment dat de energie van het enorme magnetische veld van de uiterst zware neutronenster vrijkomt wanneer de ster ineenstort tot een zwart gat een soort ‘magnetische bom’. En het vrijkomen van de magnetische energie zou ervoor kunnen zorgen dat de materie in de explosie meer bolvormig wordt verdeeld. De vorm van de explosie is ook om een heel andere reden interessant. Als ze inderdaad helder en meestal bolvormig zijn, zouden kilonova's kunnen worden gebruikt als een nieuwe manier om grote afstanden in het heelal te meten, ongeveer zoals dat ook met supernova’s van type Ia gebeurt. Weten wat hun vorm is, is daarbij cruciaal, want bij een object dat niet bolvormig is, hangt de helderheid af van de gezichtshoek. Een bolvormige explosie geeft een veel grotere meetnauwkeurigheid. (EE)
→ Astrophysicists discover the perfect explosion in space

15 februari 2023
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van de Nederlander Pieter van Dokkum van de Yale Universiteit (VS), heeft mogelijk een superzwaar zwart gat ontdekt dat met hoge snelheid door de ruimte beweegt en het gas in de omgeving van een sterrenstelsel zodanig in beroering brengt dat zich daarin nieuwe sterren vormen (arXiv, 13 februari). In de centra van de meeste grote sterrenstelsels, zoals ons Melkwegstelsel, houdt zich een superzwaar zwart gat schuil. Dit kolossale object voedt zich met gas, stof, sterren en al het andere wat te dicht bij hem in de buurt komt, waardoor het mettertijd nóg zwaarder worden. Onder bijzondere omstandigheden kan zelfs zo’n kolos echter uit zijn stelsel worden verbannen. Wanneer twee sterrenstelsels met elkaar fuseren, ontstaat een groter sterrenstelsel met twee superzware zwarte gaten in zijn kern. Als er verder niets bijzonders gebeurt, kunnen deze kolossen gemakkelijk een miljard jaar om elkaar blijven wentelen. Maar als er een derde superzwaar zwart gat arriveert, ontstaat er een onderlinge interactie waarbij één van de drie de ruimte in kan worden geslingerd. Het opsporen van zo’n ontsnapt zwart gat is niet eenvoudig. Een van de manieren waarop het zijn bestaan kenbaar kan maken is doordat het ijle gas in de omgeving van het sterrenstelsel waaruit het is ontsnapt in beroering wordt gebracht. Terwijl het zwarte gat zich een weg baant door dit gas, kunnen er schokgolven optreden die het gas zodanig samendrukken dat er nieuwe sterren ontstaan. Daardoor laat het zwarte gat als het ware een spoor van jonge sterren achter. Van Dokkum en zijn collega’s denken nu zo’n ‘sterrenspoor’ te hebben ontdekt op opnamen die gemaakt zijn met de Hubble-ruimtetelescoop. Modelberekeningen laten zien dat de jongste sterren in het spoor nog geen 30 miljoen jaar oud zijn. En hun ontstaan zou te danken kunnen zijn aan een superzwaar zwart gat dat ongeveer 39 miljoen jaar geleden uit een naburig sterrenstelsel is ontsnapt – een compact sterrenstelsel op ongeveer 13 miljard lichtjaar dat inderdaad vervormingen vertoont die door een ontsnappend zwart gat kunnen zijn veroorzaakt. Of het lange lint van sterren ook daadwerkelijk op deze manier is ontstaan, zal verder onderzoek moeten uitwijzen. Het sluitende bewijs voor dit scenario zou de detectie van het zwarte gat zélf zijn. Dat is weliswaar niet rechtstreeks waarneembaar, maar mogelijk heeft het bij zijn ontsnapping sterren en gas meegesleurd waardoor de kolos nu omgeven is door een uiterst compacte wolk van sterren en gas. Gezien de grote afstand van het object zal het echter heel moeilijk zijn om deze op te sporen. (EE)
→ Astronomers Spot a Rogue Supermassive Black Hole, Hurtling Through Space Leaving Star Formation in its Wake (Universe Today)

8 februari 2023
Astronomen hebben opvallend nieuw bewijs gevonden voor een massale migratie van sterren naar het Andromedastelsel. Complexe patronen in de bewegingen van de sterren wijzen erop dat de immigratiegeschiedenis van ons grote buurstelsel sterke overeenkomsten vertoont met die van het Melkwegstelsel. De nieuwe resultaten zijn verkregen met het Dark Energy Spectroscopic Instrument van de 4-meter Mayall Telescope op Kitt Peak in Arizona (VS). In de loop van de miljarden jaren groeien en evolueren sterrenstelsels door nieuwe sterren te vormen, maar ook door samen te smelten met andere sterrenstelsels. Astronomen proberen de geschiedenis van deze ‘galactische immigratie’ te ontwarren door de bewegingen van individuele sterren in een sterrenstelsel te meten, en diens uitgestrekte halo van sterren en donkere materie te bestuderen. Deze vorm van kosmische archeologie beperkte zich tot voor kort echter tot ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg. Door de bewegingen van bijna 7500 sterren in de binnenste halo van het Andromedastelsel te meten, ontdekten astronomen opvallende patronen in de posities en bewegingen van deze sterren. De patronen laten zien dat deze sterren oorspronkelijk deel hebben uitgemaakt van een ander sterrenstelsel, dat ongeveer twee miljard jaar geleden met het Andromedastelsel is samengesmolten. Het nieuwe onderzoek werpt niet alleen licht op de geschiedenis van onze galactische buren, maar ook op die van ons eigen sterrenstelsel. De meeste sterren in de halo van de Melkweg zijn gevormd in een ander sterrenstelsel en later naar ons eigen stelsel gemigreerd, tijdens een galactische fusie die acht tot tien miljard jaar geleden moet hebben plaatsgevonden. Door de overblijfselen van een soortgelijke, maar recentere fusie in het Andromedastelsel te bestuderen, krijgen astronomen meer inzicht in een van de belangrijkste gebeurtenissen in het verleden van de Melkweg. (EE)
→ Footprints of Galactic Immigration Uncovered in Andromeda Galaxy

6 februari 2023
Er is een ver sterrenstelsel ontdekt dat waarschijnlijk duidelijke overeenkomsten vertoont met ons Melkwegstelsel in diens jeugd. Het stelsel, dat de ’Sparkler’ wordt genoemd, is omgeven door tientallen bolvormige sterrenhopen en satellietstelsels en lijkt deze op te slokken (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 6 februari). Bij de ontdekking van de Sparkler, die zich in het zuidelijke sterrenbeeld Volans (Vliegende Vis) bevindt, is gebruik gemaakt van gegevens van de Webb-ruimtetelescoop. Het stelsel vertoont een kosmologische roodverschuiving van 1,38, wat betekent dat we het waarnemen zoals het er ongeveer 9 miljard jaar geleden – oftewel: 4 miljard jaar na de oerknal – heeft uitgezien. In feite is het stelsel daarmee te ver weg om zichtbaar te zijn met de ruimtetelescoop, maar bij toeval bevindt zich een cluster van sterrenstelsels tussen ons en de Sparkler in, die als zwaartekrachtlens fungeert en het licht van het verre stelsel versterkt. De ontdekking is gedaan door een team onder leiding van Duncan Forbes van Swinburne University (Australië) en Aaron Romanowsky van San Jose State University (VS). Hun onderzoek was specifiek gericht op de bepaling van de leeftijden van de bolvormige sterrenhopen rond de Sparkler. Daarbij hebben ze vastgesteld dat deze compacte sterrenhopen op jongere versies lijken van de bolhopen rond ons eigen Melkwegstelsel. De meeste van de sterrenhopen zijn oud en hebben een hoog ‘metaalgehalte’ – de term die astronomen gebruiken voor alle elementen zwaarder dan helium. Enkele van de bolhopen zijn echter wat jonger en metaalarm. Vermoed wordt dat deze toebehoren aan een satellietstelsel dat de Sparkler bezig is om op te slokken. Ook ons Melkwegstelsel heeft in het verleden enkele van zulke kleine sterrenstelsels verzwolgen. Hoewel de Sparkler momenteel slechts drie procent van de massa van de Melkweg heeft, is het aannemelijk dat hij in de loop van de tijd net zo groot en zwaar zal worden als ons Melkwegstelsel nu. (EE)
→ Distant galaxy mirrors the early Milky Way

31 januari 2023
Bij het uitpluizen van gegevens van het eROSITA-instrument van de Duits-Russische röntgensatelliet Spektr-RG hebben astronomen van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik een bron van röntgenstraling ontdekt die verband houdt met een zeer ver superzwaar zwart gat dat in extreem hoog tempo materie aantrekt. De ‘quasar’ is ruim 13 miljard lichtjaar van ons verwijderd, wat betekent dat astronomen nu de groei kunnen bestuderen van een zwart gat uit de tijd dat het heelal nog geen miljard jaar oud was. De superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels zijn tot op enorm grote afstanden waarneembaar, maar alléén als ze materie uit hun omgeving aantrekken. Deze materie verzamelt zich in een zogeheten accretieschijf rond het zwarte gat, wordt daarbij zeer heet en gaat extreem helder stralen – onder meer op röntgengolflengten. In zijn eentje produceert zo’n quasar meer licht en andere vormen van straling dan de rest van het omringende sterrenstelsel bij elkaar. Toch zijn deze objecten op grote afstanden moeilijk te detecteren: tot nu toe zijn er op röntgengolflengten pas een stuk of vijftig op afstanden van meer dan 12,7 miljard lichtjaar ontdekt. De verre röntgenquasar kon worden geïdentificeerd aan de hand van gegevens van de Japanse Subaru-telescoop op Hawaï, waarmee astronomen systematisch naar verre objecten hadden gezocht. Bij deze survey was een quasar opgespoord, die de aanduiding J0921+0007 kreeg. Achteraf kon worden vastgesteld dat de röntgenstraling die eROSITA heeft gedetecteerd van dit object afkomstig was. Verder is uit vervolgwaarnemingen op infraroodgolflengten gebleken dat het superzware zwarte gat in kwestie ongeveer 250 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon. Daarmee is het relatief licht voor een superzwaar zwart gat op deze afstand. De met eROSITA gedetecteerde quasar vertoont eigenschappen die passen bij zogeheten Seyfertstelsels – een bijzondere klasse van actieve sterrenstelsels in het lokale heelal. Ze worden geassocieerd met superzware zwarte gaten van minder dan 100 miljoen zonsmassa’s, die in hoog tempo materie opslokken, en zijn mogelijk jonger dan hun zwaardere soortgenoten. Hoewel het merendeel van de actieve sterrenstelsels die op grote afstanden zijn ontdekt zwarte gaten bevatten met massa’s van één tot tien miljard zonsmassa’s, lijkt het aannemelijk dat er ook veel stelsels met minder zware zwarte gaten bestaan. Deze moeten echter in een zeer hoog tempo materie aantrekken om zo helder te kunnen stralen dat ze opgemerkt worden. (EE)
→ Serendipitous detection of a rapidly accreting black hole in the early Universe

25 januari 2023
Bij nieuw onderzoek onder leiding van astronomen van de Nagoya Universiteit en het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan is de leeftijd van een zeer ver sterrenstelsel gemeten. Met behulp van de ALMA-radiotelescoop heeft het team een radiosignaal van dit stelsel opgespoord dat ongeveer 97% van de leeftijd van het heelal onderweg is geweest. De ontdekking bevestigt het bestaan van sterrenstelsels in het zeer vroege heelal, zoals die met de Webb-ruimtetelescoop zijn ontdekt (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 25 januari). Het sterrenstelsel, GHZ2/GLASS-z12 geheten, werd oorspronkelijk ontdekt tijdens de GLASS-survey, een ‘hemelverkenning’ met de Webb-ruimtetelescoop waarbij diep in het heelal wordt gekeken. Deze waarnemingen bestaan uit reeksen opnamen die door verschillende kleurfilters worden gemaakt. Bij verre sterrenstelsels doet het licht er zo lang over om ons te bereiken, dat de kleur van hun licht door de uitdijing van het heelal is verschoven naar het rode deel van het lichtspectrum. Het feit dat GHZ2/GLASS-z12 een rode kleur vertoont, werd dan ook gezien als een duidelijke aanwijzing dat het om een ver sterrenstelsel kon gaan. Al tijdens zijn eerste bedrijfsweken registreerde Webb enorm veel heldere rode sterrenstelsels. Een rode kleur vormt echter niet het doorslaggevende bewijs dat een sterrenstelsel heel ver van ons verwijderd is. Ook een nabijer stelsel dat zeer veel stof bevat ziet er rood uit. Alleen rechtstreekse waarnemingen van spectraallijnen – lijnen in het lichtspectrum van een sterrenstelsel die worden gebruikt om de daarin aanwezige elementen te identificeren –kunnen de werkelijke afstanden van deze sterrenstelsels met zekerheid bevestigen. Onmiddellijk na de ontdekking van de potentieel zeer verre sterrenstelsels hebben twee beginnende onderzoekers van de Universiteit van Nagoya en het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan de veertig radiotelescopen van de ALMA-array in Chili gebruikt om op jacht te gaan naar een spectraallijn die de werkelijke leeftijd van de sterrenstelsels kan bevestigen. ALMA werd op GHZ2/GLASS-z12 gericht, om op de frequentie die uit de Webb-waarnemingen kon worden afgeleid naar een emissielijn van zuurstof te zoeken. Zuurstof is, vanwege zijn relatief korte vormingstijd, een element dat in verre sterrenstelsels in overvloed aanwezig is. Door de signalen van alle afzonderlijke radioschotels van ALMA te combineren, lukte het inderdaad om de gezochte emissielijn dicht bij de positie van het sterrenstelsel te detecteren. De waargenomen roodverschuiving van de lijn geeft aan dat we het sterrenstelsel zien zoals het er slechts 367 miljoen jaar na de oerknal – ruim 13 miljard jaar geleden dus – uitzag.De heldere lijn geeft aan dat het sterrenstelsel zijn gasvoorraden snel heeft verrijkt met elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium. Dit levert informatie op over de vorming en evolutie van de eerste generatie sterren en hun levensduur. Ook zou de kleine ‘kloof’ die te zien is tussen het zuurstofgas en de straling van de sterren in GHZ2/GLASS-z12 erop kunnen wijzen dat er in deze vroege sterrenstelsels hevige explosies hebben plaatsgevonden waarbij veel gas de ruimte in is geblazen. (EE)
→ Astronomers confirm age of most distant galaxy with oxygen

25 januari 2023
HERA, een array van 350 radiotelescopen in de Karoo-woestijn van Zuid-Afrika, brengt de detectie van de ‘Kosmische Dageraad’ - het tijdperk na de oerknal waarin de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden – een stapje dichterbij. In een voor publicatie geaccepteerd artikel in The Astrophysical Journal meldt het HERA-team dat het de gevoeligheid van de array, die al de gevoeligste radiotelescoop ter wereld was die specifiek deze bijzondere periode in de kosmische geschiedenis verkent, heeft weten te verdubbelen. De meest recente HERA-resultaten zijn gebaseerd op waarnemingen die in 2017 en 2018 met ongeveer veertig antennes van de array zijn gedaan. Hoewel daarbij nog geen radio-emissies van de overgang van het zogeheten Donkere Tijdperk naar de Kosmische Dageraad zijn geregistreerd, geven de nieuwe data wel al aanwijzingen over de samenstelling van sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal. HERA is niet de enige telescoop die naar het vroege heelal kijkt. Zo heeft de nieuwe Webb-ruimtetelescoop onlangs een sterrenstelsel in beeld gebracht dat al ongeveer 325 miljoen jaar na de oerknal bestond. Maar Webb kan alleen de helderste sterrenstelsels zien die zich tijdens de Kosmische Dageraad hebben gevormd – niet de kleinere maar veel talrijkere dwergstelsels waarvan de sterren het intergalactische medium hebben verhit en het meeste waterstofgas hebben geïoniseerd. HERA probeert straling te detecteren van de neutrale waterstof die de ruimte tussen deze vroege sterren en sterrenstelsels vulde, en te bepalen wanneer die waterstof ophield met het uitzenden of absorberen van radiogolven, omdat hij geïoniseerd werd. Het feit dat het HERA-team deze bellen van geïoniseerde waterstof nog niet heeft ontdekt, sluit sommige theorieën over hoe sterren in het vroege heelal zijn geëvolueerd uit. De gegevens tonen met name aan dat de vroegste sterren, die mogelijk ongeveer 200 miljoen jaar na de oerknal werden gevormd, weinig andere elementen bevatten dan waterstof en helium. Hierin verschillen ze van de huidige sterren, die allerlei zogeheten metalen bevatten – de astronomische verzamelterm voor elementen, variërend van lithium tot uranium, die zwaarder zijn dan helium. De atomaire samenstelling van sterren in het vroege heelal bepaalde hoe lang het duurde voordat het intergalactische medium werd verhit toen de sterren zich begonnen te vormen. De sleutel daartoe is de hoogenergetische straling, voornamelijk röntgenstraling, die wordt geproduceerd door dubbelstersystemen waarin een van beide sterren is ineengestort tot een zwart gat of neutronenster, die zijn begeleider geleidelijk ‘opeet’. Met weinig zware elementen wordt veel van de massa van de begeleider weggeblazen in plaats van op het zwarte gat te vallen, wat minder röntgenstraling en minder opwarming van de omgeving oplevert. Zodra de HERA volledig in bedrijf is, mogelijk al komend najaar, hoopt het team een 3D-kaart te kunnen maken van de bellen van geïoniseerde en neutrale waterstof, zoals die zich tussen ongeveer 200 miljoen en 1 miljard na de oerknal hebben ontwikkeld. Deze kaart zou duidelijk kunnen maken hoe vroege sterren en sterrenstelsels verschilden van hun huidige opvolgers. (EE)
→ Were galaxies much different in the early universe?

19 januari 2023
Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van Sandra Raimundo van de Universiteit van Southampton (VK), heeft aangetoond dat er een verband bestaat tussen de interactie tussen naburige sterrenstelsels en de enorme hoeveelheid gas die nodig is om hun superzware zwarte gaten van brandstof te voorzien (Nature Astronomy, 19 januari). Een zwart gat ontstaat wanneer een ‘opgebrande’ zware ster ineenstort en zijn materie sterk wordt samengeperst. Hierbij neemt de aantrekkingskracht van het object zodanig toe, dat niets meer kan ontsnappen, zelfs licht niet – vandaar de term ‘zwart gat’. Sommige zwarte gaten zijn echter miljoenen malen zwaarder dan een ster, en zenden enorme hoeveelheden energie uit. Zulke ‘superzware zwarte gaten’, die in de centra van bijna alle volwaardige sterrenstelsels te vinden zijn, voeden hun activiteit deels door het geleidelijk inzamelen van gas uit de omgeving. Door deze accretie van gas kan de naaste omgeving van het superzware zwart gat zeer helder gaan stralen, en astronomen vermoeden dat dit proces van grote invloed kan zijn geweest voor het aanzien van de huidige sterrenstelsels. Hoe superzware zwarte gaten genoeg brandstof weten de verzamelen om hun activiteit en groei op peil te houden, is nog onduidelijk, maar het onderzoek van Raimundo en haar collega’s kan daar verandering in helpen brengen. De wetenschappers hebben gebruik gemaakt van gegevens van de 4-meter Anglo-Australian Telescoop in New South Wales (Australië) om de bewegingen van gas en sterren in meer dan drieduizend sterrenstelsels te onderzoeken. Daarbij hebben ze met name gezocht naar sterrenstelsels waarin het gas in een andere richting draait dan de daarin aanwezige sterren. Dit kenmerk wijst erop dat het stelsel in het verleden een ontmoeting met een soortgenoot heeft gehad. De analyse van het onderzoeksteam laat zien dat sterrenstelsels waarin gas de ‘verkeerde’ kant op beweegt vaker een actief superzwaar gat in hun centrum hebben dan andere stelsels. Er lijkt dus een duidelijk verband te bestaan tussen de tegendraadse gasstromen en de activiteit van het superzware zwarte gat. Dit suggereert dat bij een ontmoeting tussen twee sterrenstelsels gas wordt overgedragen, dat vervolgens in de greep komt van het superzware zwarte gat en daardoor wordt opgeslokt. Astronomen vermoedden al langer dat het gas dat vrijkomt bij de fusie met een ander sterrenstelsel op deze manier kan worden gebruikt, maar het ontbrak tot nu toe aan hard bewijs. Raimundo en collega’s hopen nu hun onderzoek uit te breiden en hun bevindingen te gebruiken om te berekenen hoeveel van de totale massa van superzware zwarte gaten aan dit mechanisme kan worden toegeschreven en hoe belangrijk dit proces in het vroege heelal is geweest. (EE)
→ Massive fuel hungry black holes feed off intergalactic gas

16 januari 2023
Nieuw onderzoek wijst erop dat wetenschappers de energie-output van zogeheten actieve galactische kernen aanzienlijk hebben onderschat, omdat ze onvoldoende rekening hebben gehouden met de verduisterende werking van stof (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 16 januari). Actieve galactische kernen worden worden veroorzaakt door superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels die bezig zijn om materie op te slokken. Het zijn de krachtigste compacte energiebronnen in het heelal. Van de helderste actieve galactische kernen is al lang bekend dat zij meer licht en andere vormen van straling uitzenden dan alle miljarden sterren in het hen omringende sterrenstelsel bij elkaar. Hoewel eveneens al lang bekend is dat het licht van deze actieve kernen kan worden getemperd door stof, werd algemeen aangenomen dat dit effect verwaarloosbaar was. Uit het nieuwe onderzoek is nu echter gebleken dat de energie-output van actieve galactische kernen wordt onderschat. Het onderzoeksteam kwam tot deze conclusie door de roodverkleuring van het licht van een van de best onderzochte actieve galactische kernen, NGC 5548, te analyseren. Net zoals de atmosfeer van de aarde de zon roder en zwakker doet lijken bij zonsondergang, zo doet stof in actieve galactische kernen ze ook roder en zwakker lijken dan ze in werkelijkheid zijn. En hoe roder, des te sterker is het verduisterende effect. Astronomen kwantificeren de kleuren van een object door de intensiteit van zijn licht bij verschillende golflengten te meten. Maar anders dan bij de zon, weten we van actieve galactische kernen niet precies hoe hun onverduisterde licht eruitziet. Er bestaan weliswaar theorieën die voorspellingen doen over dit intrinsieke licht, maar daar bestaat de nodige twijfel over. Bij hun onderzoek van NGC 5548 hebben astronomen van de Universiteit van Californië te Santa Cruz zeven verschillende indicatoren voor de hoeveelheid stof gebruikt, en die bleken allemaal in goede overstemming met elkaar te zijn. Bovendien bleek dat het licht van NGC 5548 door de aanwezigheid van stof sterk getemperd wordt: meer dan tien keer zo sterk als het verduisterende effect van stof als we vanuit ons eigen Melkwegstelsel naar de ruimte daarbuiten kijken. De kleuren van NGC 5548 zijn karakteristiek voor andere actieve galactische kernen, wat vérstrekkende gevolgen heeft. Het betekent namelijk dat, rekening houdend met de verduisterende effecten van stof, actieve galactische kernen nog meer energie produceren dan tot nu toe werd aangenomen. Een doorsnee actieve galactische kern straalt in het ultraviolet, het golflengtegebied waar de meeste energie wordt uitgestraald, wel tien keer zo fel. Een andere gevolgtrekking is dat actieve galactische kernen sterk op elkaar lijken, en dat de vermeende grote verschillen tussen deze kernen in werkelijkheid slechts het gevolg zijn van uiteenlopende hoeveelheden stof. (EE)
→ Study finds active galactic nuclei are even more powerful than thought

13 januari 2023
Een team van amateurastronomen heeft een enorme gaswolk ontdekt vlak naast een van de allerbekendste sterrenstelsels: het Andromedastelsel. De wolk is tot nu toe letterlijk buiten beeld gebleven, omdat de grote telescopen op aarde en in de ruimte waar beroepsastronomen mee werken doorgaans een heel klein beeldveld hebben. Als astronoom krijg je bovendien maar een beperkte hoeveelheid waarneemtijd – op je gemak de hemel afstruinen is er dus niet bij. Door de opkomst van relatief goedkope, maar kwalitatief uitstekende digitale camera’s is astrofotografie echter allang niet meer voorbehouden aan beroepsastronomen. Dit heeft geleid tot een nieuwe trend onder amateurastronomen, om zich te focussen op een specifiek stuk hemel en daar zeer lang belichte opnamen van te maken. Want wie weet wat je daar aantreft... Amateurastronomen Marcel Drechsler en Xavier Strottner hebben op die manier bijvoorbeeld al eens een nog onbekende planetaire nevel ontdekt. En nu zijn ze bezig om de hemel systematisch af te speuren naar zwakke gasnevels. In het kader daarvan vroegen ze collega-astrofotograaf Yann Sainty om ook een steentje bij te dragen. Sainty koos het Andromedastelsel als doelwit en maakte daar ‘diepe’ (lang belichte) opnamen van, die hij voor verdere bewerking naar Drechsler en Strottner stuurde. Bij het bekijken van de alles bij elkaar 160 uur belichte beelden, deden ze een onverwachte ontdekking: een enorm uitgestrekte structuur die bijna net zo groot was als het Andromedastelsel zelf en er vlak naast ligt. De nevel was alleen zichtbaar op beelden die waren gemaakt met een filter dat al het licht tegenhoudt, behalve de blauwgroene gloed die wordt uitgezonden door dubbel geïoniseerde zuurstof – dat wil zeggen zuurstofatomen die twee van hun buitenste elektronen zijn kwijtgeraakt, wat vaak voorkomt in grote gaswolken. Tijdens dezelfde waarneemronde maakte Sainty ook diepe opnamen met een ander filter, dat was afgestemd op het licht van waterstofatomen. En hoewel hij veel van zulke gaswolken rond het Andromedastelsel zag (waarschijnlijk nevels in onze eigen Melkweg), geen ervan kwam qua grootte en vorm overeen met de merkwaardige blauwe nevel. Om er zeker van te zijn dat de wolk geen artefact was, veroorzaakt door de reflectie van licht in de telescoop, werden ook nog andere ervaren amateur-astronomen ingeschakeld om waarnemingen te doen. Uiteindelijk werd met vijf telescopen in Frankrijk, Californië en New Mexico het bewijs geleverd dat het om een echt object gaat, dat nu de aanduiding Strottner-Drechsler-Sainty Object 1 (SDSO-1) heeft gekregen. Goed, de gaswolk naast het Andromedastelsel bestaat dus echt, maar wat is het? Beroepsastronomen die zich over de ontdekking hebben gebogen zijn er nog niet uit. Het is zelfs nog onduidelijk of er een fysieke relatie bestaat tussen de gaswolk en het naburige sterrenstelsel. Het is denkbaar dat het gas afkomstig is van sterren in de zogeheten halo van het Andromedastelsel, maar in dat geval zou je daarin ook waterstofgas verwachten, en dat lijkt er niet te zijn. Een andere mogelijkheid is dat de gaswolk is ontstaan bij een botsing tussen de halo’s van het Andromedastelsel en ons eigen Melkwegstelsel. In dat geval zou het een soort boeggolf kunnen zijn, maar ook dan zou je waterstofgas verwachten. En dan is er ook nog de intrigerende mogelijkheid dat de wolk veel kleiner en dichterbij is dan we denken, en deel uitmaakt van ons eigen Melkwegstelsel. Verwarring alom dus. Het wachten is nu op spectra van het licht van de gaswolk. Die zouden bijvoorbeeld duidelijk kunnen maken of de gaswolk met dezelfde snelheid, en in dezelfde richting, beweegt als het Andromedastelsel en inderdaad daarmee verbonden is. (EE)
→ A Recently Discovered Gas Cloud Near Andromeda Stumps Astronomers (Scientific American)

13 januari 2023
Wetenschappers van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (Duitsland) hebben tijdens een hemelsurvey op röntgengolflengten een spectaculair, zich herhalend verschijnsel ontdekt. In het centrum van een verder onopvallend sterrenstelsel treedt met regelmatige tussenpozen een heldere röntgenuitbarsting op. De oorzaak ligt waarschijnlijk bij een ster die om het daar aanwezige zwarte gat draait en deze met regelmatige tussenpozen van ‘voedsel’ voorziet. De meeste sterrenstelsels in het heelal hebben een superzwaar zwart gat in hun centrum. Als zo’n zwart gat voortdurend grote hoeveelheden materie kan verzamelen, vormt zich een schijf van hete materie om hem heen die intense straling uitzendt. Zulke ‘actieve’ galactische kernen of AGN’s zijn echter relatief zeldzaam. De meeste sterrenstelsels zijn rustig, en dat maakt het veel moeilijker om iets over het centrale zwarte gat te weten te komen. Maar soms komt het voor dat een ster te dicht in de buurt van zo’n zwart gat komt en door diens getijdenkrachten aan flarden wordt getrokken. Zoiets wordt een tidal disruption event genoemd. Een deel van de materie van de ster valt dan in het zwarte gat, wat gepaard gaat met een kortstondige uitbarsting van röntgen- en uv-straling. Doorgaans treden zulke uitbarstingen slechts eens in de tienduizend jaar op, waardoor het meestal bij één waarneming blijft. Recent zijn echter enkele gevallen ontdekt waarbij periodieke röntgenuitbarstingen plaatsvinden. Deze worden in verband gebracht met sterren die wel heel dicht bij het centrale zwarte gat komen, maar daarbij niet volledig worden ‘gesloopt’. Met behulp van eROSITA, een röntgentelescoop die deel uitmaakt van de Duits-Russische ruimteonderzoeksmissie Spektr-RG, is nu een nieuw voorbeeld daarvan ontdekt. De regelmatige röntgenuitbarstingen vinden plaats in de kern van het rustige sterrenstelsel J0456-20, dat ongeveer 1 miljard lichtjaar van ons verwijderd is. Bij het herhaaldelijk in kaart brengen van de volledige hemel zijn in dit stelsel drie röntgenuitbarstingen waargenomen met tussenpozen van ongeveer 220 dagen. De wetenschappers schatten dat de ster die om het zwarte gat draait daarbij respectievelijk 5 %, 1,5 % en 0,5% zonsmassa aan materie is kwijtgeraakt. Dat is zo weinig, dat de ster inderdaad meerdere naderingen van het zwarte gat kan hebben doorstaan. (EE)
→ Star on a dangerous path provides regular meals for supermassive black hole

12 januari 2023
Door in een bekende sterrenhoop in de Kleine Magelhaense Wolk te kijken, heeft het NIRCam-instrument van de Webb-ruimtetelescoop veel nieuwe, nooit eerder geziene kernen van stervorming blootgelegd. Bovendien zijn op de opname nieuwe structuren te zien die een venster bieden op de sterren die zich daarbinnen voeden. NGC 346 bevindt zich in de Kleine Magelhaense Wolk, een dwergsterrenstelsel dicht bij onze Melkweg. De Kleine Magelhaense Wolk bevat minder elementen zwaarder dan waterstof en helium dan ons Melkwegstelsel. Omdat stof in de ruimte voornamelijk uit zware elementen bestaan, was de verwachting dat hier weinig stof zou zijn. Maar het tegendeel blijkt waar. Astronomen onderzochten NGC 346 omdat de omstandigheden en de hoeveelheid zware elementen daar lijken op die in sterrenstelsels van miljarden jaren geleden, tijdens een periode in het heelal toen de vorming van nieuwe sterren haar hoogtepunt bereikte. Deze periode wordt ook wel de ‘kosmische middag’ genoemd. ‘Tijdens de kosmische middag zou een sterrenstelsel niet één NGC 346 hebben, zoals de Kleine Magelhaense Wolk nu, maar duizenden stervormingsgebieden als deze,’ aldus Margaret Meixner, hoofd van het onderzoeksteam. Door protosterren waar te nemen die zich nog aan het vormen zijn, kunnen astronomen te weten komen of het stervormingsproces in de Kleine Magelhaense Wolk anders verloopt dan in ons eigen Melkwegstelsel. Eerdere infraroodstudies van NGC 346 waren gericht op protosterren die zwaarder zijn dan ongeveer vijf tot acht zonsmassa’s. Met Webb kunnen ook kleinere sterren-in-wording worden bekeken. Tijdens hun vorming verzamelen sterren gas en stof uit de hen omringende moleculaire gaswolk. Daarbij ontstaan de lintvormige structuren die op de Webb-opname te zien zijn. Het materiaal verzamelt zich uiteindelijk in een zogeheten accretieschijf die de centrale protoster voedt. Astronomen hadden rond protosterren in NGC 346 al gas ontdekt, maar met Webb is voor het eerst ook stof in deze schijven waargenomen. Deze resultaten zijn op 11 januari gepresenteerd tijdens een persconferentie op de 241ste bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle (VS). (EE)
→ NASA’s Webb Uncovers Star Formation in Cluster’s Dusty Ribbons

11 januari 2023
Een team van onderzoekers onder leiding van Burçin Mutlu-Pakdil, thans verbonden aan Dartmouth College (VS), heeft drie uiterst lichtzwakke verre sterrenstelsels ontdekt. Het onderzoek van zulke ‘ultra-zwakke dwergstelsels, kan wetenschappers helpen universele modellen te ontwikkelen voor de vorming van de oudste sterrenstelsels in het heelal. De ontdekking is vandaag bekendgemaakt op de 241e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle en gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De drie ultra-zwakke dwergstelsels die Mutlu-Pakdil en haar team hebben ontdekt behoren tot de zwakste stelsels die ooit buiten de Lokale Groep – de verzameling sterrenstelsels waar ons Melkwegstelsel en het Andromedastelsel deel van uitmaken – zijn aangetroffen. Het drietal bevindt zich op ongeveer 11,4 miljoen lichtjaar van de aarde en is naar schatting 12 miljard jaar oud. Bijna al hun sterren zijn vroeg in de geschiedenis van het heelal gevormd. De sterrenstelsels zijn de eerste ultra-zwakke dwergen die zijn aangetroffen bij een relatief ver spiraalstelsel van ongeveer dezelfde massa als ons Melkwegstelsel. Ze draaien om een sterrenstelsel dat bekendstaat als NGC253, maar ook wel het Sculptorstelsel wordt genoemd (naar het sterrenbeeld waarin het vanuit de aarde gezien staat). Ondanks hun verre afkomst komen hun kenmerken overeen met die van de ultra-zwakke dwergstelsels binnen de Lokale Groep. Dit zou wetenschappers kunnen helpen om nauwkeurigere modellen van dit soort sterrenstelsels te ontwikkelen. De meeste bekende voorbeelden van ultra-zwakke dwergstelsels bevinden zich binnen de Lokale Groep, maar het is denkbaar dat het ontstaan en de ontwikkeling van zulke stelsels mede worden bepaald door hun omgeving. Daarom weten we eigenlijk nog niet hoe ‘normaal’ de ultra-zwakke dwergstelsels van de Lokale Groep zijn. Ultra-zwakke dwergstelsels zijn de minst heldere en minst chemisch geëvolueerde sterrenstelsels die we kennen. Toch worden ze van alle sterrenstelsels het meest gedomineerd door donkere materie – de mysterieuze vorm van materie waarvan gedacht wordt dat deze het grootste deel van het heelal uitmaakt. Om deze redenen beschouwen astronomen ultra-zwakke dwergstelsels als ongerepte ‘fossielen’ van het vroege heelal. Ze zouden het meest geschikt zijn om de samenstelling van het heelal en de vorming van de eerste sterrenstelsels te bestuderen. (EE)
→ Discovery of three faint, distant galaxies may expand knowledge of early universe

11 januari 2023
Vandaag, tijdens de 241e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle (VS), presenteert een team onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Washington de resultaten van de zogeheten PHATTER-survey – een onderzoek dat voor het eerst een gedetailleerd beeld geeft van de diverse sterrenpopulaties in het Driehoekstelsel. De wetenschappers hebben ontdekt dat de jongste sterren en de oudste sterren in dit satellietstelsel – een naaste metgezel van het veel grotere Andromedastelsel – zeer verschillend zijn georganiseerd. Dat is verrassend, want bij veel sterrenstelsels, zoals het Melkwegstelsel en het Andromedastelsel, zijn de sterren ongeveer gelijk verdeeld, ongeacht hun leeftijd. Met een diameter van ongeveer 61.000 lichtjaar is het Driehoekstelsel het op twee na grootste sterrenstelsel in onze Lokale Groep. Op beelden met een lagere resolutie vertoont het een ‘vlokkerige’ structuur, met veel kleine spiraalarmen die uitstralen vanuit een duidelijk gedefinieerd centrum. Voor het PHATTER-onderzoek heeft de Hubble-ruimtetelescoop in de loop van meer dan een jaar honderden detailrijke opnamen gemaakt van verschillende delen van het Driehoekstelsel. Het team heeft deze beelden samengevoegd tot een foto waarop voor het eerst afzonderlijke sterren in een groot deel van het centrum van het stelsel te zien zijn. Dankzij de diverse filters waarmee de Hubble-ruimtetelescoop is uitgerust konden de onderzoekers deze sterren ook naar leeftijd onderscheiden. De verdeling van jongere, zware sterren – die van minder dan 1 miljard jaar oud –blijkt ongeveer overeen te komen met het ‘vlokkerige’ patroon waar het Driehoekstelsel zo bekend om staat. Maar de oudere, rodere sterren zijn heel anders verdeeld: twee spiraalarmen die ontspringen aan een rechthoekige balk in het centrum van het stelsel. Het onderzoeksteam weet niet waarom de jonge en de oude sterren in het Driehoekstelsel zo verschillend zijn verdeeld. Satellietstelsels vormen een bont gezelschap en er resteren nog veel vragen over hun vorming en evolutie. Ze vertonen uiteenlopende vormen, die mogelijk het gevolg zijn van interacties met hun moederstelsel. Het grootste satellietstelsel van ons Melkwegstelsel bijvoorbeeld – de Grote Magelhaense Wolk – is qua omvang en massa vergelijkbaar met het Driehoekstelsel, maar heeft een onregelmatige bolvorm, die het gevolg is van de nabijheid van ons eigen stelsel. De analyse van de PHATTER-survey moet duidelijkheid geven over hoe dit soort sterrenstelsels ontstaan en hoe zij door hun grotere buren worden beïnvloed. Het team is van plan deze eerste bevindingen navolging te geven door de geschiedenis van de stervorming in het Driehoekstelsel uit te pluizen, en de verschillende delen van het stelsel met elkaar te vergelijken. (EE)
→ Old and new stars paint very different pictures of the Triangulum Galaxy

10 januari 2023
Astronomen hebben een intense uitbarsting van radiogolven, afkomstig van een nabijgelegen sterrenstelsel, gebruikt om de halo van gas rondom ons eigen Melkwegstelsel te onderzoeken. De wetenschappers bestudeerden de manier waarop het licht van deze zogeheten snelle radioflits zich verspreidde toen het vanuit de diepe ruimte naar ons Melkwegstelsel reisde. Op die manier hebben ze een schatting kunnen maken van de hoeveelheid materie die zich in de halo bevindt – ongeveer zoals je met een zaklamp door mist kunt schijnen om te zien hoe dicht deze is. Hoe meer materie er aanwezig is, des te meer wordt het licht verspreid. Uit de resultaten, die zijn gepresenteerd op de halfjaarlijkse bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week in Seattle (VS) wordt gehouden, blijkt dat ons sterrenstelsel aanzienlijk minder baryonische materie – de soort materie waaruit sterren, planeten en wijzelf bestaan – bevat dan verwacht. Dit ondersteunt dan weer theorieën die stellen dat veel materie uit sterrenstelsels wordt weggeblazen door sterke stellaire winden, exploderende sterren en actieve superzware zwarte gaten. De nieuwe bevindingen, die voor publicatie zijn ingediend bij The Astrophysical Journal, maken deel uit van een hele reeks van nieuwe resultaten van de Deep Synoptic Array (DSA), een opstelling van radioschotels in de hooggelegen woestijn van het Owens Valley Radio Observatory, ten oosten van het Sierra Nevada-gebergte in Californië. Het doel van de DSA is het ontdekken en bestuderen van snelle radioflitsen, die doorgaans diep in de kosmos ontstaan. Een van de uitdagingen bij het onderzoek van snelle radioflitsen is het herleiden van hun plaats van oorsprong. Door te weten waar de radioflitsen vandaan komen, kunnen astronomen bepalen wat de intense kosmische flitsen veroorzaakt. Het bepalen van hun locatie is ook essentieel voor het gebruik van radioflitsen om te onderzoeken hoe de baryonische materie over het heelal is verdeeld. Eerder onderzoek heeft erop gewezen dat snelle radioflitsen afkomstig kunnen zijn van zogeheten magnetars – de compacte, sterk magnetische restanten van zware sterren die als supernova zijn geëxplodeerd. Zo is in 2020 met verschillende telescopen een magnetar op heterdaad betrapt toen deze een heldere radioflits op ons sterrenstelsel ‘afvuurde’. Nieuwe waarnemingen van de DSA laten echter zien dat snelle radioflitsen afkomstig zijn van een divers scala van sterrenstelsels, waaronder oude stelsels die deel uitmaken van rijke clusters. Dit suggereert dat als magnetars inderdaad de bronnen van snelle radioflitsen zijn, zij op verschillende, mogelijk onverwachte manieren ontstaan. (EE)
→ Cosmic Burst Probes Milky Way’s Halo

9 januari 2023
Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) twee relatief nabije sterrenstelsels onderzocht die bezig zijn om met elkaar samen te smelten. Nabij het centrum van het nieuwe sterrenstelsel dat uit deze galactische fusie ontstaat zijn twee superzware zwarte gaten ontdekt. Deze ‘vraatzuchtige reuzen’ staan het dichtst bij elkaar van alle binaire superzware zwarte gaten die ooit op meerdere golflengten zijn waargenomen. Bovendien toont het nieuwe onderzoek aan dat zulke dubbele zwarte gaten, en de fusies van sterrenstelsels waaruit deze voortkomen, verrassend talrijk zijn in het heelal. De onderzochte sterrenstelsels staan tezamen bekend als UGC4211. Met een afstand van ‘slechts’ 500 miljoen lichtjaar zijn het ideale kandidaten voor het bestuderen van galactische fusies. Zulke samensmeltingen van sterrenstelsels komen in het verre heelal meer voor, maar die zijn vanwege hun enorme afstanden moeilijker waarneembaar. Toen de onderzoekers de zeer gevoelige ontvangers van ALMA gebruikten om diep in de actieve kernen van de fuserende stelsels te kijken – compacte, zeer heldere gebieden die zijn ontstaan door de accretie van materie rond centrale zwarte gaten – zagen zij niet één, maar twee zwarte gaten die druk bezig zijn om de bijproducten van de fusie op te slokken. Verrassend genoeg bleek het gulzige tweetal slechts 750 lichtjaar van elkaar verwijderd te zijn. Eerder hadden computersimulaties gesuggereerd dat het merendeel van de populatie van binaire zwarte gaten in nabije sterrenstelsels inactief zou zijn. De ontdekking van een nabij voorbeeld van een actief tweetal doet echter vermoeden dat er mogelijk veel meer voorbeelden van groeiende superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels op ontdekking wachten. Behalve met ALMA is UGC4211 ook bekeken met de ruimtetelescopen Chandra en Hubble, en met de Europese Very Large Telescope in het noorden van Chili en de Keck-telescoop op Hawaï. Elke van deze instrumenten vertelt een ander deel van het verhaal. Waar de telescopen op aarde het complete samensmeltende sterrenstelsel lieten zien, gaf Hubble een nauwkeurig beeld van hun kernen. De röntgenwaarnemingen van Chandra toonden aan dat er minstens één actieve kern in het fuserende stelsel aanwezig was. En ALMA gaf exact aan waar de beide superzware zwarte gaten zich bevinden. De resultaten van het nieuwe onderzoek zijn vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters en gepresenteerd tijdens een persconferentie op de 241e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle (VS).
→ ALMA scientists find pair of black holes dining together in nearby galaxy merger

9 januari 2023
Schokgolven als gevolg van de botsing tussen een binnendringend sterrenstelsel en het Kwintet van Stephan helpen astronomen te begrijpen hoe turbulentie het gas in het intergalactische medium beïnvloedt. Uit nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de Webb-ruimtetelescoop is gebleken dat een supersonische schokgolf, enkele malen groter dan ons Melkwegstelsel, een ‘recyclingfabriek’ voor warm en koud moleculair waterstofgas heeft opgestart. De waarnemingen zijn vandaag gepresenteerd tijdens een persconferentie op de 241e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle (VS). Het Kwintet van Stephan is een groep van vijf sterrenstelsels op ongeveer 270 miljoen lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Pegasus. De groep vormt een proeftuin voor het onderzoek van botsingen tussen sterrenstelsels en de gevolgen daarvan voor de omgeving. Gewoonlijk leiden botsingen en fusies van sterrenstelsels tot een golf van stervorming, maar in het Kwintet van Stephan is dat niet het geval. In plaats daarvan vindt deze hevige activiteit plaats in het intergalactische medium ver van de sterrenstelsels, op plaatsen waar weinig tot geen stervorming het zicht belemmert. Dankzij dit ‘kosmische kijkvenster’ kunnen astronomen zien wat er gebeurt nu een van de sterrenstelsels, NGC 7318b, met een relatieve snelheid van ongeveer 800 km/seconde de groep binnendringt. Daarbij is hij in botsing gekomen met een oude gasstroom die waarschijnlijk is veroorzaakt door een eerdere interactie tussen twee van de andere sterrenstelsels. Bij de botsing is een enorme schokgolf ontstaan die zich een weg baant door de klonterige gasstroom. In het centrum van deze schokgolf, dat veld 6 wordt genoemd, is een reusachtige, langgerekte gaswolk te zien die uiteenvalt en afwisselend heet en koud wordt. Deze intergalactische ‘recyclingfabriek’ is niet de enige vreemde activiteit die het gevolg is van de schokgolven. In ‘veld 5’ hebben astronomen twee koude gaswolken waargenomen die door een stroom warm moleculair waterstofgas met elkaar zijn verbonden. Vreemd genoeg heeft een van de wolken – een soort ‘kogel’ van koud waterstofgas die zich in een lang filament van gas boort – een ringvormige structuur veroorzaakt. De door deze botsing veroorzaakte energie voedt de warme gasmantel rond het gebied, maar de onderzoekers weten niet precies wat dat betekent, omdat ze nog geen gedetailleerde waarnemingsgegevens over het warme gas hebben. Misschien wel het normaalst is ‘veld 4’, waar astronomen een minder turbulente omgeving hebben ontdekt, waar waterstofgas kon samentrekken tot een schijf van sterren. Volgens de onderzoekers zou dat weleens een dwergsterrenstelsel-in-wording kunnen zijn. (EE)
→ ALMA and JWST reveal galactic shock is shaping Stephan’s Quintet in mysterious ways

6 januari 2023
Nieuwe opnamen van de Webb-ruimtetelescoop geven voor het eerst een duidelijk beeld van zogeheten balkspiraalstelsels die al bestonden toen het heelal nog maar een kwart van zijn huidige leeftijd had bereikt. De ontdekking zal astronomen ertoe dwingen om hun theorieën over de evolutie van sterrenstelsels bij te stellen. Balken spelen een belangrijke rol bij de evolutie van een sterrenstelsel, doordat ze gas naar het centrale deel van het stelsel leiden, wat de vorming van nieuwe sterren bevordert. Ook voorzien ze de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels van massa. De ontdekking dat ook heel vroege sterrenstelsels al een centrale balk hadden – net als ons eigen Melkwegstelsel trouwens – betekent dat in deze stelsels de productie van nieuwe sterren al vroeg in een stroomversnelling kan zijn geraakt. De verre sterrenstelsels waren weliswaar ook al te zien op beelden van de kleinere Hubble-ruimtetelescoop, maar daarop waren de centrale balken van de stelsels niet of nauwelijks herkenbaar. (EE)
→ James Webb Telescope Reveals Milky Way-like Galaxies in Young Universe

5 januari 2023
Recent infraroodonderzoek met de Hubble-ruimtetelescoop werpt nieuw licht op het mysterieuze ‘intraclusterlicht’ (ook wel intra-groepslicht genoemd). De nieuwe Hubble-waarnemingen suggereren dat de sterren die verantwoordelijk zijn voor dit zwakke schijnsel al miljarden geleden uit hun sterrenstelsels zijn ontsnapt (Nature Astronomy, 5 januari). De sterrenstelsels in ons heelal zijn veelal gegroepeerd in kleinere en grotere clusters. De ruimte tussen deze stelsels lijkt op het eerste gezicht leeg en donker, maar bij nadere inspectie blijkt deze toch een zwak waas van licht te vertonen. Aangenomen wordt dat dit licht afkomstig is van ontelbare sterren die uit sterrenstelsels zijn ontsnapt. Over de vraag hoe en wanneer deze sterren zijn ontsnapt, bestaat nog veel discussie. Sommige onderzoeken suggereren dat de sterren op enig moment aan hun oorspronkelijke sterrenstelsels zijn onttrokken, bijvoorbeeld doordat ze zijn ‘meegesleurd’ door een toevallig passerend ander sterrenstelsel. Andere mogelijkheden zijn dat ze zijn weggeslingerd bij fusies tussen sterrenstelsels of dat ze al vroeg in de geschiedenis van het heelal – vele miljarden jaren geleden – ronddoolden. Het nieuwe Hubble-onderzoek lijkt deze laatste mogelijkheid te ondersteunen. Met de ruimtetelescoop is gekeken naar tien clusters van sterrenstelsels op een afstand van bijna tien miljard lichtjaar. De waarnemingen laten zien dat de fractie van het intraclusterlicht ten opzichte van de totale hoeveelheid licht die een cluster uitzendt constant blijft, ook als we miljarden jaren terugkijken in de tijd. Volgens onderzoeker James Jee van de Yonsei-universiteit in Seoul (Zuid-Korea) betekent dit dat de sterren al in het beginstadium van de vorming van de clusters ‘dakloos’ waren. Hoe ze zijn ontsnapt, staat nog niet vast, maar Jee suggereert dat de eerste sterrenstelsels in het heelal mogelijk dermate klein en licht waren, dat ze vrij gemakkelijk sterren kwijtraakten. Naar verwachting zal de nieuwe Webb-ruimtetelescoop, die veel dieper het heelal in kan kijken, hier meer duidelijkheid over kunnen geven. (EE)
→ Hubble Finds That Ghost Light Among Galaxies Stretches Far Back in Time

19 december 2022
Een team van astronomen, onder leiding van Till Sawala van de Universiteit van Helsinki, heeft een verklaring gevonden voor een kwestie die ons begrip van de evolutie van het heelal op de proef stelde: de ruimtelijke verdeling van de kleine sterrenstelsels die als satellieten om ons Melkwegstelsel draaien. Het probleem is slechts van tijdelijke aard (Nature Astronomy, 19 december). De satellietstelsels van ons Melkwegstelsel lijken in een plat, ronddraaiend vlak te liggen. Deze nogal onwaarschijnlijke configuratie houdt astronomen al ruim vijftig jaar bezig. Er is namelijk geen natuurkundig mechanisme bekend dat ervoor zorgt dat de satellietstelsels zich in zo’n platte schijf organiseren. Pogingen om dit ‘satellietvlak’ met behulp van kosmologische computersimulaties te reproduceren liepen steeds op niets uit, waardoor er twijfel begon te ontstaan over het standaardmodel van de kosmologisch standaardtheorie, dat ervan uitgaat dat het heelal voor ongeveer 27 procent uit zogeheten koude donkere materie bestaat. Het nieuwe onderzoek van Till Sawala en collega’s heeft nu echter uitgewezen dat het satellietvlak slechts een kosmologische gril is die mettertijd vanzelf zal verdwijnen, net zoals ook de sterrenbeelden aan onze nachthemel tijdelijk van aard zijn. Bij hun onderzoek hebben de astronomen gebruik gemaakt van nieuwe gegevens van de Europese astrometrische satelliet GAIA, die de ruimtelijke posities en snelheden van ongeveer een miljard sterren in ons Melkwegstelsel en diens naaste begeleiders in kaart brengt. Met behulp van deze gegevens konden de onderzoekers de vroegere en toekomstige banen van de satellietstelsels (re)construeren. En daarbij zagen ze de raadselachtige schijf van satellieten ontstaan... en een paar honderd miljoen jaar later – een kosmologische oogwenk – weer verdwijnen. Uiteindelijk kwamen Sawala en zijn team tot de conclusie dat eerdere onderzoeken op basis van computersimulaties de mist in waren gegaan, doordat er geen rekening was gehouden met de afstanden van de satellietstelsels tot het centrum van het Melkwegstelsel, waardoor zij veel ronder leken dan de werkelijke satellietstelsels. Nadat deze factor wel in rekening was gebracht, bleken de simulaties diverse sterrenstelsels met een (tijdelijke) schijf van satellieten op te leveren. Volgens de astronomen is hiermee een van de belangrijkste bezwaren tegen het kosmologische standaardmodel uit de weg geruimd, en blijft het concept van de koude donkere materie de hoeksteen van ons begrip van het heelal. (EE)
→ Cosmological enigma of Milky Way’s satellite galaxies solved

15 december 2022
De Webb-ruimtetelescoop van NASA en ESA heeft een van de eerste ‘middeldiepe’ breedveldopnamen van de kosmos gemaakt. Het doelwit was de zogeheten noordelijke eclipticapool – een hemelgebied dat 365 dagen per jaar waarneembaar is met Webb. De opname maakt deel uit van het onderzoeksproject Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) (Astronomical Journal, 14 december). De term ‘medium-diep’ verwijst naar de zwakste objecten die op de opname te zien zijn. Dat zijn in dit geval objecten van ongeveer magnitude 29, wat betekent dat ze een miljard keer zo zwak zijn als wat we met het blote oog kunnen waarnemen. Het begrip ‘breedveld’ heeft betrekking op het totale gebied dat bij het PEARLS-programma zal worden bestreken – ongeveer een twaalfde van de vollemaan. De nu gepresenteerde kleurenfoto is opgebouwd uit acht verschillende kleuren nabij-infraroodlicht die zijn vastgelegd met de NIRCam-camera van de Webb-ruimtetelescoop. Dit infraroodpalet is aangevuld met drie kleuren ultra-violet en zichtbaar licht van de Hubble-ruimtetelescoop. Op de foto zijn duizenden verre sterrenstelsels te zien, waarvan vele buiten het bereik van de Hubble-ruimtetelescoop en de grootste telescopen op aarde vallen. Ook staan er sterren van ons eigen Melkwegstelsel op. Deze zijn herkenbaar aan hun ‘diffractiestralen’ – een instrumenteel effect dat wordt veroorzaakt door de buiging van licht langs de ophanging van de vangspiegel van de ruimtetelescoop. De NIRCam-waarnemingen zullen uiteindelijk worden gecombineerd met spectra die zijn verkregen met een ander instrument van Webb: de Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). Deze spectra kunnen worden gebruikt om de afstanden van de vastgelegde sterrenstelsels nauwkeuriger te schatten. (EE)
→ Webb Glimpses Field of Extragalactic PEARLS, Studded With Galactic Diamonds

12 december 2022
De WEAVE-spectrograaf, die afgelopen voorjaar is geïnstalleerd op de William Herschel Telescoop (WHT) op het Canarische Eiland La Palma, is klaar voor gebruik. Het WEAVE-team nam het hart van het Kwintet van Stephan waar, een groep sterrenstelsels die beroemd is vanwege zijn rol in de kerstfilm It’s a Wonderful Life uit 1946. Het instrument werd gericht op de sterrenstelsels NGC 7318a en NGC 7318b, die zich in het hart van het Kwintet bevinden en bezig zijn met elkaar te versmelten. Het Kwintet van Stephan staat op 280 miljoen lichtjaar afstand van de aarde in het sterrenbeeld Pegasus. De precisiemetingen tonen aan dat het linker sterrenstelsel met een snelheid van 800 kilometer per seconde (2,9 miljoen km per uur) langs het zwaardere sterrenstelsel aan de rechterkant racet, in onze richting. De botsing veroorzaakt een ravage aan de gasreservoirs in het kleinere sterrenstelsel, die worden afgestoten. De zogeheten first light-waarnemingen werden gedaan met de Large Integral Field Unit (LIFU), een van de drie glasvezelsystemen van WEAVE, ontwikkeld en gebouwd door de NOVA Optische/Infraroodgroep. Bij gebruik van de LIFU sturen 547 dicht op elkaar geplaatste optische vezels het licht van een zeshoekig gebied aan de hemel naar de spectrograaf, waar het wordt geregistreerd en geanalyseerd. Waarnemingen met de LIFU van WEAVE zijn bijna honderd keer sneller dan mogelijk was met eerdere instrumenten op de WHT. WEAVE staat voor WHT Enhanced Area Velocity Explorer. Het instrument kan bijna duizend sterren of sterrenstelsels tegelijk in de gaten houden. Het rafelt met hoge precisie sterlicht uiteen in duizenden afzonderlijke kleuren. De kern van WEAVE bestaat uit bijna tweeduizend verplaatsbare glasvezels. Met WEAVE kunnen astronomen de vorming van sterren bestuderen en onderzoeken hoe sterrenstelsels en het heelal veranderen. WEAVE registreert de snelheid van sterren met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met die van de Gaia-ruimtetelescoop van ESA. Met WEAVE gaan de Europese astronomen acht grote surveys uitvoeren, op terreinen als sterevolutie, de Melkweg, evolutie van sterrenstelsels en kosmologie. Aansluitend aan wat Gaia doet, zal WEAVE worden gebruikt om spectra te verkrijgen van miljoenen sterren in de schijf en de halo van onze Melkweg, wat ‘Melkweg-archeologie’ mogelijk maakt. Sterrenstelsels dichtbij en veraf, waarvan sommige zijn gedetecteerd door de LOFAR-radiotelescoop, zullen worden bestudeerd om hun groei te begrijpen. Quasars zullen worden gebruikt als bakens om de ruimtelijke verdeling van gas en sterrenstelsels in de geschiedenis van het heelal in kaart te brengen. 
→ Volledig persbericht

7 december 2022
Al bijna twintig jaar zijn astronomen ervan overtuigd dat zogeheten lange gammaflitsen uitsluitend het gevolg kunnen zijn van de ineenstorting van zeer zware sterren. Nieuw onderzoek, onder leiding van Jillian Rastinejad van Northwestern University (VS) brengt deze theorie aan het wankelen (Nature, 7 december). Rastinejad en haar collega’s hebben het bewijs gevonden dat op z’n minst sommige lange gammaflitsen het gevolg kunnen zijn van botsingen tussen neutronensterren – het proces waarvan tot nu toe werd gedacht dat ze alleen korte gammaflitsen produceren. Nadat het team in december 2021 een vijftig seconden durende gammaflits had ontdekt, begonnen de astronomen te zoeken naar de nagloed ervan – een extreem heldere, snel uitdovende uitbarsting van licht die vaak voorafgaat aan een supernova. Maar in plaats daarvan ontdekten ze iets wat veel meer weghad van een kilonova, een zeldzame gebeurtenis die alleen optreedt na de fusie van een neutronenster met een ander compact object (een andere neutronenster of een zwart gat). Gammaflitsen zijn de helderste en meest energierijke explosies sinds de oerknal. Ze worden ingedeeld in twee klassen. Gammaflitsen die minder dan twee seconden duren, worden korte gammaflitsen genoemd. Duurt een gammaflits meer dan twee seconden, dan wordt hij als een lange gammaflits beschouwd. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat deze twee verschijnselen niet dezelfde oorzaak hebben. In december 2021 registreerden twee ruimtetelescopen – de Amerikaanse Swift en de Europese Fermi – een heldere gammaflits die de aanduiding GRB211211A kreeg. Met een duur van iets meer dan vijftig seconden leek GRB211211A aanvankelijk heel normaal. Maar omdat de gammaflits zich op een afstand van ‘slechts’ 1,1 miljard lichtjaar afspeelde – naar astronomische maatstaven relatief dichtbij – besloten de onderzoekers deze onder de loep te nemen met een groot aantal telescopen die zo’n beetje het hele elektromagnetische spectrum bestreken. Om de gebeurtenis op nabij-infrarode golflengten in beeld te brengen, maakten de astronomen snel opnamen met de Gemini-telescoop op Hawaï en de MMT-telescoop in Arizona. Bij bestudering van de beelden zagen ze een ongelooflijk zwak object dat snel zwakker werd. Omdat supernova’s veel helderder zijn en niet zo snel uitdoven, realiseerden de onderzoekers zich dat ze iets hadden gevonden wat in dit geval voor onmogelijk werd gehouden: een zogeheten kilonova. Dat laatste is een explosief verschijnsel dat wordt toegeschreven aan een botsing tussen neutronensterren. Neutronensterren zijn echter compact en relatief licht. Daarom dachten astronomen dat ze niet genoeg materie bevatten om een lange gammaflits te kunnen aandrijven. Daarvoor zou je sterren nodig hebben die tientallen tot honderden keren zoveel massa hebben als onze zon. Niet alleen de gammaflits, ook het sterrenstelsel waarin deze zich afspeelde was merkwaardig. Dit stelsel, met de aanduiding SDSS J140910.47+275320.8, is jong en druk bezig met de vorming van nieuwe sterren – precies het tegenovergestelde van het enig andere bekende gaststelsel van een fusie tussen neutronensterren in het ‘lokale heelal’: NGC4993. Het heeft meer weg van de gaststelsels van de korte gammaflitsen die dieper in het heelal zijn waargenomen. Kortom: de scheidslijn tussen beide soorten gammaflitsen is minder scherp dan gedacht. (EE)
→ Surprise kilonova upends established understanding of long gamma-ray bursts

6 december 2022
Astronomen hebben een nabij voorbeeld ontdekt van een klein sterrenstelsel dat de kenmerken vertoont van de sterrenstelsels in het verre, vroege heelal. Het stelsel is slechts 1200 lichtjaar groot en heeft de bijnaam ‘Kiekeboe’ gekregen, omdat het in de afgelopen eeuw tevoorschijn is gekomen vanachter een ster in ons Melkwegstelsel. De ontdekking is het resultaat van de gezamenlijke inspanningen van diverse telescopen op aarde en in de ruimte, waaronder de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA en de Southern African Large Telescope (SALT). Kiekeboe is in vergelijking met andere nabije sterrenstelsels extreem metaalarm. Dat wil zeggen dat het weinig elementen zwaarder dan waterstof en helium bevat. Ook de sterrenstelsels in het zeer vroege heelal bestonden vrijwel volledig uit waterstof en helium – de enige elementen die in grote hoeveelheden tijdens de oerknal werden geproduceerd. Zwaardere elementen, zoals koolstof, zuurstof, ijzer en calcium, zijn in de loop van de kosmische geschiedenis door sterren geproduceerd. De vroegste sterrenstelsels in het heelal waren dus onvermijdelijk metaalarm. Maar ook in het lokale heelal zijn nog metaalarme sterrenstelsels te vinden. Kiekeboe trok de aandacht van astronomen omdat het niet alleen een metaalarm stelsel is, zonder een substantiële populatie van oudere sterren, maar zich ook nog eens op slechts 20 miljoen lichtjaar van de aarde bevindt – minstens twee keer zo dichtbij als de al bekende jonge, metaalarme stelsels. Kiekeboe werd meer dan twintig jaar geleden met de Parkes-radiotelescoop in Australië ontdekt als een gebied met koud waterstofgas. Pas later bleek uit waarnemingen in het ver-ultraviolet door NASA-satelliet GALEX dat het om een compact blauw dwergstelsel gaat. Maar zelfs toen beseften astronomen nog niet hoe bijzonder dit kleine sterrenstelsel is. Dat is nu pas duidelijk geworden. De Hubble-ruimtetelescoop heeft ongeveer zestig individuele sterren in het dwergstelsel kunnen onderscheiden, die bijna allemaal hooguit een paar miljard jaar oud lijken te zijn. SALT-metingen van het metaalgehalte van Kiekeboe maakten het plaatje compleet. Tezamen onderstrepen ze dat Kiekeboe heel anders is dan de meeste andere sterrenstelsels in het lokale heelal, die doorgaans bestaan uit sterren die vele miljarden jaren oud zijn. De kenmerken van de sterren van Kiekeboe wijzen erop dat het in chemisch opzicht een van de meest ‘maagdelijke’ sterrenstelsels is die ooit in het lokale heelal zijn opgespoord. Dat is heel opmerkelijk, omdat het lokale heelal al ruim 13 miljard jaar kosmische geschiedenis achter de rug heeft. Het onderzoeksteam is van plan om dit bijzondere dwergstelsel nog eens goed onder de loep te nemen met de zowel de Hubble- als de Webb-ruimtetelescoop. Dat moet een completer beeld geven van zijn sterrenpopulaties en hun metaalgehalte. (EE)
→ Peekaboo! A Tiny, Hidden Galaxy Provides a Peek into the Past

30 november 2022
Eerder dit jaar werd de Europese Very Large Telescope (VLT) gealarmeerd nadat een survey-telescoop een ongewone bron van zichtbaar licht had ontdekt. Samen met tal van andere telescopen werd de VLT snel op deze bron gericht: een superzwaar zwart gat in een ver sterrenstelsel dat een ster had opgeslokt en de restanten ervan in de vorm van een jet had uitgestoten. Uit de VLT-gegevens blijkt dat dit het verste voorbeeld van zo'n gebeurtenis was dat ooit is waargenomen (Nature, 30 november). Sterren die te dicht bij een zwart gat komen, worden door diens enorme getijdenkrachten uit elkaar getrokken. Zo'n gebeurtenis wordt een tidal disruption event (TDE) genoemd. In ongeveer één procent van de gevallen schieten bundels van plasma en straling uit de polen van het draaiende zwarte gat weg. In 1971 omschreef zwarte-gatenpionier John Wheeler het concept van TDE's met jets als 'een tube tandpasta die in het midden stevig wordt samengeknepen, waardoor aan beide uiteinden materie wegspuit'. Tot nu toe is nog maar een handjevol van deze TDE's met jets waargenomen, waardoor er nog niet veel over bekend is. Astronomen zijn daarom voortdurend op jacht naar deze extreme gebeurtenissen, om te begrijpen hoe de jets precies ontstaan en waarom ze maar bij zo weinig TDE's optreden. In het kader van deze zoektocht speuren veel telescopen, waaronder de Zwicky Transient Facility (ZTF) in de VS, regelmatig de hemel af naar tekenen van opvallende kortstondige gebeurtenissen, die vervolgens veel gedetailleerder onder de loep kunnen worden genomen met telescopen zoals de VLT. In februari van dit jaar ontdekte de ZTF een nieuwe bron van zichtbaar licht. De gebeurtenis, die te boek staat als AT2022cmc, leek op een gammaflits – de krachtigste lichtbron in het heelal. Het vooruitzicht om getuige te zijn van dit zeldzame verschijnsel bracht astronomen ertoe om 21 telescopen van over de hele wereld, waaronder de VLT, te activeren om de mysterieuze lichtbron beter te kunnen bekijken. Uit de gegevens die de VLT van het object heeft verzameld blijkt dat het licht van AT2022cmc zijn reis is begonnen toen het heelal nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had. Daarmee is AT2022cmc de verste TDE die ooit is ontdekt, maar dat is niet het enige bijzondere aspect van dit object. De weinige TDE's met jets die tot nu toe werden waargenomen, werden in eerste instantie opgemerkt met telescopen die hoogenergetische gamma- en röntgenstraling detecteren, maar nu is er dus voor het eerst eentje in zichtbaar licht opgespoord. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

24 november 2022
Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Cristina Martínez-Lombilla (Universiteit van New South Wales, Australië), heeft een nieuwe techniek toegepast op het zwakke schijnsel tussen sterrenstelsels - zogeheten ‘intra-groepslicht’ - om de daar aanwezige sterren te karakteriseren (MNRAS, 24 november). Er is weinig bekend over intra-groepslicht. De helderste delen ervan zijn ruwweg vijftig keer zo zwak als de donkerste nachthemel op aarde en laat zich zelfs met de grootste telescopen op aarde en in de ruimte uiterst moeilijk detecteren. Met hun gevoelige techniek, die het licht van alle objecten elimineert, behalve dat van het intra-groepslicht, konden de onderzoekers de zwakke gloed niet alleen detecteren, maar kwamen ze ook van alles te weten over de sterren die de gloed veroorzaken. Ze bepaalden de leeftijden van deze sterren en hun chemische samenstelling, en vergeleken deze met die van sterren die nog deel uitmaken van sterrenstelsels. Hun conclusie: de intra-groepssterren zijn jonger en minder metaalrijk dan de omringende sterrenstelsels. De ontheemde sterren in het intra-groepslicht waren niet alleen ‘anachronistisch’, maar bleken ook een andere oorsprong te hebben dan hun naaste buren. Ze vertoonden overeenkomsten met de nevelige ‘staart’ van een verder weg gelegen sterrenstelsel. Dankzij deze combinatie van aanwijzingen konden de astronomen de geschiedenis van het intra-groepslicht reconstrueren en nagaan hoe de betreffende sterren in hun ‘niemandsland’ terecht zijn gekomen. Het lijkt erop dat deze sterren op enig moment aan hun eigen sterrenstelsels zijn onttrokken en nu vrij ronddolen. Dat gebeurt wanneer sterren uit een sterrenstelsel worden meegesleurd door een passerend zwaar satellietstelsel. (EE)
→ Astronomers observe intra-group light – the elusive glow between distant galaxies

21 november 2022
Een team van astronomen onder leiding van postdoc Anya Nugent van Northwestern University (VS) heeft de meest uitgebreide catalogus tot nu toe samengesteld van sterrenstelsels waarin korte gammaflitsen hebben plaatsgevonden. Met behulp van diverse gevoelige instrumenten en geavanceerde computermodellen van sterrenstelsels hebben de onderzoekers de ‘thuisbasis’ van 84 korte gammaflitsen vastgesteld en 69 van de bijbehorende sterrenstelsels onderzocht (The Astrophysical Journal, 21 november). Korte gammaflitsen zijn uitbarstingen van de meest energierijke vorm van elektromagnetische straling: gammastraling. Ze duren slechts enkele seconden, maar vervolgens gloeien ze nog uren na op de golflengte van zichtbaar licht. Een korte gammaflits ontstaat wanneer twee om elkaar heen draaiende neutronensterren naar elkaar toe spiralen, en uiteindelijk botsen en samensmelten. Al sinds NASA’s Swift-satelliet in 2005 de eerste nagloeiende korte gammaflits ontdekte, proberen astronomen te begrijpen welke sterrenstelsels, en onder welke omstandigheden, deze krachtige uitbarstingen ontstaan. Uit het nieuwe onderzoek blijkt dat ongeveer 85% van de korte gammaflitsen afkomstig is van jonge sterrenstelsels die in flink tempo nieuwe sterren produceren. Ze ontdekten ook dat gammaflitsen talrijker waren toen het heelal veel jonger was dan nu. Bovendien vonden deze flitsen op grotere afstanden van de centra van sterrenstelsels plaats dan voorheen bekend was. Tot nu toe stond van slechts enkele tientallen korte gammaflitsen vast uit welk sterrenstelsel ze kwamen. Met de nieuwe catalogus is dit aantal in één klap verviervoudigd. Bij het samenstellen ervan is gebruik gemaakt van gegevens van diverse grote telescopen, zoals Keck, Gemini, MMT en Magellan. Daarnaast hebben de astronomen ook gegevens van de ruimtetelescopen Hubble en Spitzer gebruikt. Hoewel het overgrote deel van de korte gammaflitsen afkomstig is van jonge sterrenstelsels, treden ze ook op in oude, bijna ‘uitgeputte’ stelsels. Dat betekent dat systemen van twee om elkaar wentelende neutronensterren in uiteenlopende omgevingen kunnen ontstaan, en dat de tijdspanne tussen vorming en botsing in veel gevallen kort is. De astronomen vermoeden dan ook dat de korte gammaflitsen die ze in jonge sterrenstelsels hebben aangetroffen, afkomstig zijn van neutronenstersystemen die tijdens een stellaire ‘geboortegolf’ zijn ontstaan, en dermate compact waren dat het al heel vroeg tot een botsing kwam. In oudere sterrenstelsels heeft de vorming van neutronenstersystemen mogelijk langer geduurd of vonden de waargenomen gammaflitsen plaats in wijdere neutronenstersystemen. Daardoor kwam het pas laat tot een botsing. (EE)
→ Short gamma-ray bursts traced farther into distant universe

18 november 2022
Op opnamen van de Webb-ruimtetelescoop zijn twee raadselachtig heldere sterrenstelsels ontdekt, die al ongeveer 350 en 450 miljoen jaar na de oerknal hebben bestaan. Ze zien er opvallend anders uit dan de volwassen sterrenstelsels die we tegenwoordig om ons heen zien (The Astrophysical Journal Letters, 20 november). De verre jonge sterrenstelsels, die de aanduidingen GLASS-z12 en GLASS-z10 hebben gekregen, zetten in extreem hoog tempo gas om in sterren. Ze zijn ruwweg bol- of schijfvormig en veel kleiner dan ons Melkwegstelsel. De sterproductie in beide stelsels is waarschijnlijk al 100 miljoen jaar na de oerknal, die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond, op gang gekomen. De Webb-waarnemingen brengen astronomen dichter bij de consensus dat opmerkelijk veel sterrenstelsels in het vroege heelal aanzienlijk helderder waren dan verwacht. Dit betekent dat er met de ruimtetelescoop nog veel meer vroege sterrenstelsels kunnen worden opgespoord. De astronomen die de vroege Webb-beelden hebben geanalyseerd denken dat de twee heldere sterrenstelsels zeer massarijk kunnen zijn geweest en talrijke lichte sterren bevatten, net als latere sterrenstelsels. Maar het is ook denkbaar dat ze minder massa hebben en uit veel kleinere aantallen Populatie III-sterren bestaan. Populatie III-sterren zijn hypothetische sterren die vroeg in de geschiedenis van het heelal zijn ontstaan en – anders dan de huidige sterren – vrijwel geen elementen zwaarder dan helium bevatten. Sterren van dit type zouden extreem zwaar, heet en helder zijn. Nader onderzoek moet hier meer duidelijkheid over geven. De huidige schattingen van de afstanden van de twee sterrenstelsels zijn gebaseerd op metingen van hun infraroodkleuren – een relatief onnauwkeurige methode. Spectroscopische vervolgmetingen met de Webb-ruimtetelescoop kunnen niet alleen uitsluitsel geven over de afstanden van de verre sterrenstelsels, maar ook over de elementaire samenstelling van hun sterrenpopulatie. (EE)
→ NASA’s Webb Draws Back Curtain on Universe's Early Galaxies

16 november 2022
Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van Geraint Lewis, astrofysicus aan de Universiteit van Sydney, heeft aanwijzingen gevonden dat het Andromedastelsel een ‘kannibaal’ is die groeit door met tussenpozen kleinere sterrenstelsels te verorberen (arXiv, 15 november). De onderzoeksresultaten zijn gebaseerd op de ontdekking van een structuur van bolvormige sterrenhopen in Andromeda die buiten het sterrenstelsel zijn ontstaan. Deze structuur wordt de Dulais-structuur genoemd – Welsh voor ‘zwarte stroom’. De Dulais-structuur bestaat uit de restanten van een kolossale ‘vreetbui’ in het relatief recente verleden. Het is een donkere stroom die wordt aangelicht door sterrenhopen waarvan de omloopbanen afwijken van die van andere sterrenhopen in Andromeda. Dat bewijst dat sterrenstelsels zoals Andromeda (en ook onze eigen Melkweg trouwens) groeien door kleinere stelsels op te slokken. Het Andromedastelsel vertoont sporen van minstens twee van die vreetbuien. Ruwe schattingen geven aan dat de meest recente zich ergens in de afgelopen 5 miljard jaar heeft voltrokken, terwijl de eerdere 8 tot 10 miljard geleden plaatsvond. Bij hun onderzoek hebben Lewis en zijn collega’s gegevens geanalyseerd over de snelheden en de chemische eigenschappen van de bolvormige sterrenhopen die de Dulais-structuur vormen, wat een tweedimensionaal beeld heeft opgeleverd. Als volgende stap willen de onderzoekers meer inzicht krijgen in de afstanden van de sterrenhopen. Dat maakt het mogelijk om de geschiedenis van Andromeda in drie dimensies te reconstrueren, en kan nauwkeuriger worden vastgesteld wanneer de beide ‘feestmalen’ hebben plaatsgevonden. (EE)
→ A dark stream sheds new light on the life of galaxies

14 november 2022
Nieuw onderzoek door een internationaal team van astrofysici, onder leiding van Nuria Jordana-Mitjans van de Universiteit van Bath (VK), wijst erop dat niet alle korte gammaflitsen hun energie ontlenen aan een pas gevormd zwart gat. In sommige gevallen fungeert een zware neutronenster als ‘motor’ (The Astrophysical Journal, 10 november). Gammaflitsen zijn uitbarstingen van energierijke straling uit de ruimte, die door om de aarde draaiende satellieten worden geregistreerd. Sommige duren slechts enkele milliseconden, andere minuten. De ‘flitsen’ zijn afkomstig van objecten in verre sterrenstelsels op miljarden lichtjaren van de aarde. Van korte gammaflitsen is bekend dat ze ontstaan wanneer twee om elkaar wentelende neutronensterren met elkaar in botsing komen. Neutronensterren zijn slechts enkele tientallen kilometers groot, maar hebben net zoveel massa als onze zon. Wat er precies overblijft na zo’n botsing is al lang een punt van discussie. Astronomen twijfelen tussen twee theorieën. Volgens de ene theorie fuseren de neutronensterren tot één extreem zware neutronenster, die vervolgens binnen een fractie van een seconde ineenstort tot een zwart gat. Volgens de andere theorie smelten de neutronensterren samen tot een minder zware neutronenster met een langere levensduur. Tot nu toe steunden de meeste astronomen de eerste theorie, en waren ze het erover eens dat om een gammaflits te produceren, de zware neutronenster vrijwel onmiddellijk moet instorten. Of dat inderdaad zo is, kun je afleiden uit de eigenschappen van de elektromagnetische straling die bij zo’n korte gammaflits vrijkomt: het ‘signaal’ van een zwart gat is anders dan dat van een achtergebleven neutronenster. Het onderzoek van Jordana-Mitjans en collega’s laat zien dat het gedrag van een specifieke korte gammaflits die in 2018 is geregistreerd (GRB 180618A) overeenkomt met de vorming van een een neutronenster in plaats van een zwart gat. De astronomen constateerden tot hun verbazing dat het zichtbare licht van de nagloeiende gammaflits al na 35 minuten uitdoofde, wat ongewoon snel is. Uit nader onderzoek is gebleken dat de materie die verantwoordelijk was voor deze kortstondige emissie zich met bijna de snelheid van het licht van de plek des onheils verwijderde. Nog verrassender was dat deze emissie de signatuur had van een pasgeboren, snel draaiende en sterk magnetische neutronenster had: een zogeheten magnetar. Het team ontdekte dat deze magnetar de afremmende uitgestoten materie opnieuw opwarmde. Volgens de onderzoekers wijst dit erop dat er tot zeker een dag na de oorspronkelijke botsing een magnetar heeft bestaan. (EE)
→ Black holes don’t always power gamma-ray bursts, new research shows

10 november 2022
Een middelzwaar zwart gat in een klein sterrenstelsel op ongeveer 850 miljoen lichtjaar heeft zijn bestaan verraden toen het een ster die te dichtbij kwam opslokte. De ‘sloop’ van de ster – een zogeheten tidal disruption event met de aanduiding AT 2020neh – ging gepaard met een intense uitbarsting van licht, die het gezamenlijke licht van alle sterren in het dwergsterrenstelsel even overtrof (Nature Astronomy, 10 november). De uitbarsting werd in oktober 2020 opgemerkt door astronomen van het Young Supernova Experiment, een survey die als doel heeft om kosmische explosies en andere hemelverschijnselen van tijdelijke aard op te sporen. In de kernen van alle grote sterrenstelsels, waaronder ons eigen Melkwegstelsel, bevindt zich een kolossaal zwart gat dat miljoenen of zelfs miljarden keren zoveel massa heeft als onze zon. Het vermoeden bestaat dat deze ‘monsters’ zijn ontstaan uit kleinere zwarte gaten van middelbare massa, d.w.z. duizenden tot honderdduizenden zonsmassa’s. Het idee is dat het vroege heelal wemelde van de kleine sterrenstelsels, die mettertijd met elkaar zijn gefuseerd of zijn opgeslokt door grotere sterrenstelsels. Daarbij voegden de kernen van de betrokken stelsels zich samen tot steeds groter wordende zwarte gaten. De vraag is echter of alle dwergsterrenstelsels ook daadwerkelijk een middelzwaar zwart gat in hun kern hebben. De gebruikelijke techniek om zwarte gaten op te sporen – bijvoorbeeld via de röntgenstraling die ze uitzenden wanneer ze materie uit hun omgeving opslokken – zijn veelal niet gevoelig genoeg. Hierdoor is in nog maar weinig dwergsterrenstelsels een middelzwaar zwart aangetroffen. De hoop bestaat dat waarnemingen van tidal disruption events zoals AT 2020neh uiteindelijk meer duidelijkheid zullen geven over de aanwezigheid van middelzware zwarte gaten in kleine sterrenstelsels. Daarbij is het wel van belang om zo’n gebeurtenis in een zo vroeg mogelijk stadium op te merken. De duur van de uitbarsting kan namelijk worden gebruikt om de massa van het centrale zwarte gat te meten. (EE)
→ Death of a star reveals midsize black hole lurking in a dwarf galaxy

10 november 2022
Astronomen hebben, met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, drie stadia kunnen bekijken van de catastrofale explosie van een zware ster die zich meer dan 11 miljard jaar geleden in een ver sterrenstelsel heeft afgespeeld. Het zwakke licht van de supernova werd versterkt door het zwaartekrachtveld van de nabijere cluster Abell 370, die als ‘kosmische lens’ fungeerde. Deze lens versterkte het licht van de supernova niet alleen, maar splitste het ook in drieën. (Nature, 10 november). Op de Hubble-opname, gemaakt in december 2010, staan dus niet één maar drie afbeeldingen van dezelfde supernova. De beelden zijn niet identiek: doordat ze ons langs paden van uiteenlopende lengte hebben bereikt, tonen ze de supernova op drie verschillende momenten. Volgens onderzoeksleider Wenlei Chen van de University of Minnesota (VS) is het voor het eerst dat een compleet beeld is verkregen van een supernova-explosie die zich zo vroeg in de geschiedenis van het heelal heeft afgespeeld. Op het moment van de explosie was het heelal nog geen drie miljard jaar oud. Chen en zijn collega’s hebben de supernova overigens niet ‘live’ waargenomen: de beelden zijn met behulp van geavanceerde software opgespoord in het data-archief van de Hubble-ruimtetelescoop. Dat een supernova in zo’n vroeg stadium is vastgelegd is bijzonder. Het begin van de fatale explosie van een zware ster verloopt namelijk snel en hectisch. De kern van de ster stort ineen, er ontstaat een schokgolf die de ster verhit, en vervolgens koelt de boel binnen een week weer af. Op de Hubble-opnamen zien we de supernova daardoor van kleur veranderen: eerst is hij blauw (heet), later roder (koeler). Op basis van de helderheid van de supernova en het tempo van afkoeling, die beide afhankelijk zijn van de grootte van de betrokken ster, hebben de astronomen ook kunnen berekenen hoe groot laatstgenoemde moet zijn geweest. Het was een rode superreus die ongeveer vijfhonderd keer zo groot was als onze zon. (EE)
→ Hubble Captures 3 Faces of Evolving Supernova in Early Universe

9 november 2022
Een onderzoeksteam onder leiding van Daniela Galdeano van de Nationale Universiteit van San Juan (Argentinië) heeft aanwijzingen gevonden voor het bestaan van een grote extragalactische structuur die verstoppertje speelt achter de ‘bulge’ – het bolle centrale deel – van ons Melkwegstelsel. Dit resultaat zal binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics worden gepubliceerd, maar op arXiv is al een preprint ervan te vinden. Astronomen weten dat een deel van de nachthemel grotendeels aan het zicht wordt onttrokken door de centrale uitstulping van de Melkweg. Dit gebied, dat de ‘vermijdingszone’ wordt genoemd, beslaat ongeveer tien procent van de nachthemel en wordt vanwege het slechte ‘zicht’ vaak overgeslagen. Hierdoor is er weinig bekend over wat er achter de bulge zou kunnen schuilgaan. Bij hun onderzoek hebben Galdeano en haar team gebruik gemaakt van bestaande waarnemingen van de bulge, waaronder die van de zogeheten VVV-survey: een hemelverkenning met een telescoop die gevoelig is voor nabij-infraroodstraling – straling die door het gas en stof in de bulge heen gaat. Al met al leverde dit een oogst op van 58 mogelijke sterrenstelsels, waarvan er vervolgens vijf spectroscopisch onder de loep zijn genomen met de 8,1-meter Gemini-South-telescoop in Chili. De vijf stelsels blijken zich op afstanden van ruwweg 3 miljard lichtjaar te bevinden – ver buiten ons Melkwegstelsel dus. Van de overige kandidaten zijn nog geen spectra vastgelegd, maar hun kleuren wijzen erop dat zij zich op vergelijkbaar grote afstanden bevinden. De astronomen vermoeden dan ook dat ze een nog onbekende opeenhoping van extragalactische stelsels hebben opgespoord, die de boeken in gaat als ‘VVVGCl-B J181435-381432’. (EE)
→ Huge extragalactic structure found hiding behind the Milky Way (Phys.org)

4 november 2022
Het IceCube Neutrino Observatory op Antarctica heeft een tweede bron van hoogenergetische neutrino’s uit de ruimte ontdekt. Deze deeltjes zijn enorm lastig te detecteren en nog moeilijker terug te voeren naar hun bronnen, maar het heelal wemelt ervan. De nieuwe detectie helpt om beter te begrijpen waar de ‘spookdeeltjes’ vandaan komen (Science, 3 november). De IceCube-onderzoekers, onder leiding van de Belgische deeltjesfysicus Francis Halzen van de Universiteit van Wisconsin-Madison, ontdekten in 2017 voor het eerst een hoogenergetisch kosmisch neutrino waarvan ze de bron konden achterhalen. Het deeltje was afkomstig van de blazar TXS 0506+056, die een enorme bundel van energierijke deeltjes in de richting van de aarde blaast. En nu is er dus een tweede bron van hoogenergetische kosmische neutrino’s ontdekt: het actieve sterrenstelsel NGC 1068, ook wel bekend als Messier 77. Met behulp van een geavanceerde analyse van bijna tien jaar aan IceCube-gegevens hebben Halzen en zijn team een stuk of tachtig van deze bijna ongrijpbare deeltjes terug kunnen voeren naar dit sterrenstelsel, dat met een afstand van ongeveer 47 miljoen lichtjaar relatief dichtbij is. Kosmische neutrino’s ontstaan wanneer een proton in botsing komt met een ander deeltje. Daarbij ontstaat een ‘lawine’ van fundamentele deeltjes, waarvan sommige later vervallen onder uitzending van een neutrino. In NGC 1068 vinden dat soort deeltjesbotsingen frequent plaats. In het centrum van het sterrenstelsel bevindt zich een superzwaar zwart gat dat materie opslokt uit zijn omgeving en daarbij energierijke straling produceert. Dat centrum is echter gehuld in een mêlee van gas en stof, die het zwarte gat aan het oog onttrekt en tegelijkertijd als ‘schietschijf’ voor protonen fungeert. Een ideale ‘neutrinofabriek’ dus. NGC 1068 behoort tot de zogeheten Seyfertstelsels – een soort sterrenstelsels die veel talrijker zijn dan blazars. De detectie van neutrino’s van dit stelsel kan dus helpen verklaren waarom er zoveel neutrino’s door het heelal rondzwerven. NGC 1068 lijkt goed te zijn voor ongeveer één procent van de stroom neutrino’s die ons vanuit het heelal bereikt. Er moeten dus nog meer bronnen van deze deeltjes zijn, en Halzen en zijn team hopen ook die te kunnen opsporen. (EE)
→ UW–Madison researchers key in revealing neutrinos emanating from galactic neighbor with a gigantic black hole

2 november 2022
Een Nederlands-Italiaans-Duits team van sterrenkundigen heeft een enorme gloed van radiostraling waargenomen rond een cluster van duizenden sterrenstelsels. Ze bundelden de gegevens van duizenden LOFAR-antennes die achttien nachten waren gericht op een gebied ter grootte van vier volle manen. Het is voor het eerst dat sterrenkundigen zo lang en zo gedetailleerd van zo'n groot gebied radiostraling konden opvangen (Science Advances, 2 november). De sterrenkundigen bestudeerden Abell 2255. Dat is een cluster van duizenden sterrenstelsels op ongeveer een miljard lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Draak. De nieuwe beelden zijn 25 keer scherper en hebben zestig keer minder ruis dan beelden die met een voorloper van LOFAR waren gemaakt. Het team moest nieuwe technieken ontwikkelen om de grote hoeveelheid gegevens te verwerken. Clusters van sterrenstelsels zijn de ‘dichtstbevolkte’ gebieden van het heelal. Ze bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels. Tussen de sterrenstelsels bevinden zich ijl gas van hoog-energetische deeltjes en magnetische velden. Er is weinig bekend over de herkomst van dit gas en hoe de deeltjes en de magnetische velden elkaar beïnvloeden. ‘Op basis van de nieuwe beelden en onze berekeningen, denken we dat de radiostraling bij Abell 2255 al is vrijgekomen tijdens het ontstaan van de cluster’, zegt onderzoeksleider Andrea Botteon (Universiteit Leiden en Università di Bologna/INAF, Italië). Hij voegt daaraan toe dat het de eerste keer is dat ze deze processen ver van het centrum van het cluster konden bestuderen. ‘In onze theorie gaan we ervan uit dat de deeltjes versnellen door de enorme turbulentie en schokken tijdens de vorming van de cluster. De bewegingen kunnen op hun beurt dan weer de magnetische velden versterken.’ In de toekomst willen de onderzoekers de LOFAR-telescopen en nog te bouwen radiotelescopen zoals de Square Kilometer Array langere tijd richten op andere clusters van sterrenstelsels. Daarnaast willen ze gedetailleerder naar Abell 2255 kijken. Ze hopen dan bijvoorbeeld meer te weten te komen over het zogeheten kosmische web dat clusters van sterrenstelsels met elkaar verbindt. 
→ Oorspronkelijk persbericht

24 oktober 2022
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van XU Cong van de National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC), heeft de verdeling van atomair waterstofgas in en rond het zogeheten Kwintet van Stephan in kaart gebracht. Daarbij is een reusachtige atomaire gasstructuur met een lengte van ongeveer 2 miljoen lichtjaar ontdekt (Nature, 19 oktober). Atomaire waterstof is de grondstof waaruit alle sterrenstelsels ontstaan. Dit gas laat zich het gemakkelijkst opsporen met een radiotelescoop, zoals in dit geval de Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) – de grootste enkelvoudige radioschotel ter wereld. FAST is voorzien van een gevoelige detector waarmee de 21cm-straling van atomair waterstofgas in verre sterrenstelsels kan worden gedetecteerd. Het Kwintet van Stephan is een groepje van vijf sterrenstelsels, op een afstand van ongeveer 300 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Pegasus. Het vijftal is in 1877 ontdekt door de Franse astronoom Edouard Stephan. Eén van de vijf is een toevallig ‘voorgrondstelsel’, dat veel dichterbij staat. Maar de overige vier zijn verwikkeld in complexe onderlinge interacties. Uit de nieuwe waarnemingen blijkt dat zich ver van het centrum van de groep een grootschalige structuur van ijl waterstofgas bevindt, die waarschijnlijk al ongeveer een miljard jaar bestaat. Hoe deze structuur de interacties tussen de stelsels van het ‘Kwintet’ zo lang heeft kunnen doorstaan, is nog onduidelijk. (EE)
→ FAST Discovers Largest Atomic Gas Structure Around a Galaxy Group

20 oktober 2022
Astronomen die het vroege heelal onderzoeken, hebben met behulp van de Webb-ruimtetelescoop een verrassende ontdekking gedaan: een cluster van zware sterrenstelsels-in-wording rond een extreem rode quasar. Dit resultaat zal worden gepubliceerd in het vakblad Astrophysical Journal Letters (preprint). Een quasar, een speciaal soort actieve galactische kern (AGN), is een compact gebied met een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel. Gas dat naar het zwarte gat toe valt, maakt de quasar dermate helder dat de rest van het stelsel daarbij verbleekt. Het licht van de quasar die met Webb is onderzocht – SDSS J165202.64+172852.3 of kortweg J1652 – heeft er 11,5 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken. De quasar bestond dus 11,5 miljard jaar geleden al, en moet kort na de oerknal zijn ontstaan. Het object is buitengewoon rood – niet alleen van zichzelf, maar ook omdat het licht van het sterrenstelsel door de enorme afstand sterk roodverschoven is. Dat maakt dat Webb, met zijn ‘infraroodogen’, heel geschikt is om het stelsel te onderzoeken. J1652 is een van de helderste galactische kernen die op zo’n extreem grote afstand is waargenomen. Om de beweging van het gas, het stof en het stellaire materiaal in het omringende sterrenstelsel te onderzoeken, hebben de astronomen gebruik gemaakt van Webb’s Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Met dit instrument kunnen de zogeheten jets en sterrenwinden rond de quasar in kaart worden gebracht. NIRSpec verzamelt in één klap spectra over het hele beeldveld van de ruimtetelescoop, in plaats van punt voor punt. Daardoor kan Webb tegelijkertijd de quasar, het sterrenstelsel en de wijdere omgeving onderzoeken. Eerdere onderzoeken met de Hubble-ruimtetelescoop en diverse telescopen op aarde hadden al aan het licht gebracht dat de quasar een krachtige jet uitstoot. Ook was al de indruk ontstaan dat zijn moederstelsel bezig was om met een onzichtbare soortgenoot samen te smelten. Maar vooraf was niet verwacht dat Webb dit object zo duidelijk in beeld zou kunnen brengen. Op de nieuwe opname is goed te zien dat er minstens nóg drie stelsels om de quasar zwermen. Mogelijk vormen zij de kern van een jonge cluster van sterrenstelsels, waarvan het bestaan nu pas aan het licht is gekomen. De drie bevestigde sterrenstelsels draaien met ongelooflijk hoge snelheden om elkaar heen, wat erop wijst dat er veel massa in het spel is. In combinatie met het feit dat ze dicht opeengepakt zitten rond de quasar, is dit volgens de astronomen een van de meest compacte ‘bouwplaatsen’ van sterrenstelsels in het vroege heelal. ‘Zelfs één sterke opeenhoping van donkere materie is niet voldoende om dit te verklaren,’ zegt onderzoeksleider Dominika Wylezalek van de Universiteit van Heidelberg (Duitsland). ‘We denken dat we een gebied zien waar twee massarijke halo’s van donkere materie samensmelten.’ Donkere materie is een onzichtbaar bestanddeel van het heelal dat sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels bijeenhoudt. (EE)
→ NASA’s Webb Uncovers Dense Cosmic Knot in the Early Universe

17 oktober 2022
Een team van onderzoekers heeft door slim gebruik van twee soorten telescopen, prachtige beelden geproduceerd van clusters van sterrenstelsels. Het levert niet alleen mooie plaatjes op, maar geeft ook meer informatie over de enorme hoeveelheden energie die vrijkomen rond superzware zwarte gaten in clusters. De astronomen, geleid door promovendus Roland Timmerman (Universiteit Leiden), publiceren hun werkwijze binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Sterrenkundigen weten al langer dat superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels enorme straalstromen, oftewel jets, produceren. Deze jets schieten weg van het zwarte gat en verwarmen het omringende gas in de wijde omgeving. Als de jets botsen met gas vormen ze enorme lobben van tienduizenden lichtjaren in diameter. Het kan honderden miljoenen jaren duren voordat deze lobben uitdoven. Daarmee geven ze sterrenkundigen, in theorie althans, veel informatie over wat er is gebeurd in een cluster. Het probleem is dat de informatie lastig uit de lobben te halen valt. Een internationaal team van sterrenkundigen heeft daar nu iets op gevonden. De astronomen combineren metingen van de radiotelescoop LOFAR, waarvan het hart zich in Drenthe bevindt, met die van de röntgensatelliet Chandra. ‘Deze combinatie levert een veel beter idee van wat er gebeurt,’ legt onderzoeker Roland Timmerman (Universiteit Leiden) uit. ‘Het is een cliché, maar de som is hier echt meer dan het geheel der delen. Chandra en LOFAR kunnen individueel een vrij redelijke gok wagen over de hoeveelheid energie die door het zwarte gat wordt geïnjecteerd in de clusteromgeving, maar samen staan ze nog veel sterker. Voorheen was deze combinatie niet haalbaar, omdat er geen radiobeelden beschikbaar waren met voldoende kwaliteit om Chandra’s röntgenbeelden te matchen. Omdat er nu LOFAR-antennestations door heel Europa staan, is de resolutie hoog genoeg.’ De sterrenkundigen beschikken nu over radiobeelden die qua scherpte te vergelijken zijn met de opnamen in zichtbaar licht van de Hubble-ruimtetelescoop. Ter illustratie hebben ze de Perseus-cluster in beeld gebracht – een verzameling van meer dan duizend sterrenstelsels op meer dan 240 miljoen lichtjaar afstand. Van andere clusters zullen vergelijkbare combinatie-opnamen worden gemaakt.
→ Oorspronkelijk persbericht

14 oktober 2022
Op 9 oktober jl. waren astronomen getuige van een ongewoon heldere en langdurige puls van hoogenergetische straling. Het ging om een zogeheten gammaflits, afkomstig van een van de heftigste explosies in het heelal. Telescopen over de hele wereld werden op de plek aan de hemel gericht waar de straling vandaan kwam. De gammaflits, die de aanduiding GRB 221009A heeft gekregen, kwam uit de richting van het sterrenbeeld Pijl. Hij heeft er naar schatting 1,9 miljard jaar over gedaan om de aarde te bereiken. Astronomen vermoeden dat de gammaflits het gevolg was van een supernova-explosie, waarbij de kern van een zware ster onder zijn eigen gewicht ineenstortte tot een zwart gat. Bij dit proces ontstaat een krachtige jet van deeltjes die bijna de lichtsnelheid bereiken en röntgen- en gammastraling uitzenden. GRB 221009A is de eerste die eendrachtig met twee instrumenten aan boord van het internationale ruimtestation ISS werd gedetecteerd: de NICER-röntgentelescoop van NASA en de Japanse Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI). Sinds april staan de twee in verbinding met elkaar, waardoor NICER snel kan reageren op uitbarstingen die door MAXI zijn gedetecteerd – acties die voorheen door wetenschappers op de grond moesten worden uitgevoerd. Volgens een voorlopige analyse is GRB 221009A meer dan tien uur lang gezien door de Large Area Telescope van de Fermi-ruimtetelescoop. De grote helderheid en lange duur van het verschijnsel wijzen erop dat de uitbarsting zich relatief dicht bij de aarde heeft afgespeeld. Het zal misschien wel tientallen jaren duren voordat er weer zo’n heldere gammaflits te zien is. (EE) 
→ NASA’s Swift, Fermi Missions Detect Exceptional Cosmic Blast

13 oktober 2022
In oktober 2018 werd een kleine ster aan flarden gescheurd toen hij te dicht bij een zwart gat in een sterrenstelsel op 665 miljoen lichtjaar van de aarde kwam. Nu, drie jaar later, lijkt datzelfde zwarte gat resten van de ster terug de ruimte in te blazen (Astrophysical Journal, 11 oktober). Een onderzoeksteam, onder leiding van Yvette Cendes van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) heeft ontdekt dat het zwarte gat momenteel materiaal uitstoot met de helft van de lichtsnelheid. Maar onduidelijk is waarom deze uitstroom zo laat op gang is gekomen. Het team ontdekte de verrassende uitbarsting bij een verkenning van diverse zwarte gaten die de afgelopen jaren sterren hebben opgeslokt. Een tidal disruption event noemen astronomen dat, of kortweg TDE. Uit radiogegevens van de Very Large Array (VLA) in New Mexico (VS) bleek dat het zwarte gat in juni 2021 om onduidelijke redenen weer was opgeleefd. Na deze ontdekking verzamelden de astronomen gegevens van de TDE, met de aanduiding AT2018hyz, op verschillende golflengten met onder meer de VLA, de ALMA-radiosterrenwacht in Chili, de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika en de Chandra-ruimtetelescoop. De radiowaarnemingen van AT2018hyz bleken het opvallendst. Na drie jaar ‘radiostilte’ was het object opgebloeid tot een van de helderste TDE’s die ooit zijn waargenomen. Het was al bekend dat TDE’s af en toe wat van het opgeslokte stermateriaal terug de ruimte in blazen. Astronomen beschouwen zwarte gaten dan ook als slordige eters – niet alles wat ze proberen te verorberen komt in hun ‘mond’ terecht. Maar zo’n uitstroom ontwikkelt zich normaal gesproken kort na een TDE – niet jaren later. De vraag is nu hoe normaal zo’n late oprisping is. Volgens de astronomen is het best mogelijk dat zoiets vaker voorkomt, maar dat tot nu toe niet lang genoeg naar TDE’s is gekeken om dat te kunnen vaststellen. (EE)
→ Black Hole Spews Out Material Years After Shredding Star

12 oktober 2022
Met de hulp van burgerwetenschappers heeft een team van astronomen een uniek zwart gat ontdekt dat een naburig sterrenstelsel met een ‘jet’ bestookt. Het zwarte gat bevindt zich in het sterrenstelsel RD12, op ongeveer een miljard lichtjaar van de aarde (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Letters), 12 oktober). Sterrenstelsels worden op basis van hun vorm ingedeeld in twee grote klassen: spiraalstelsel en elliptische stelsels. Spiraalstelsels worden gekenmerkt door opvallende, blauwachtige spiraalarmen die veel koud gas en stof bevatten. Ze produceren nieuwe sterren in een tempo van ongeveer één per jaar. Elliptische stelsels zien er juist gelig uit en hebben geen spiraalarmen. In elliptische sterrenstelsels worden al miljarden jaren maar heel weinig nieuwe sterren gevormd. En astronomen vragen zich af waarom dat zo is. Er zijn aanwijzingen dat superzware zwarte gaten daarvoor verantwoordelijk kunnen zijn. Deze objecten schieten reusachtige bundels van elektronen, ook wel jets genoemd, de ruimte in die soms met hoge snelheid op een naburig sterrenstelsel stuiten. Daarbij raakt zo’n stelsel veel van het koude gas dat anders voor de vorming van sterren zou zijn gebruikt kwijt. Het unieke karakter van RAD12 is in 2013 ontdekt op foto’s van de Sloan Digitised Sky Survey (SDSS) en radiogegevens van de Very Large Array (FIRST-survey). Er waren echter vervolgwaarnemingen met de Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) in India nodig om het object beter te kunnen bekijken. Normaal gesproken produceert een superzwaar zwart gat twee jets die tegengesteld aan elkaar zijn gericht. Bij RAD12 lijkt het echter om slechts één jet te gaan. Waarom dat zo is, is onduidelijk. Maar hoe dan ook: die jet wijst precies in de richting van het naburige sterrenstelsel RAD12-B. (EE)
→ Black hole discovered firing jets at neighbouring galaxy

6 oktober 2022
Een team van Arizona State University, onder leiding van de Nederlander Rogier Windhorst, heeft een nieuwe fraaie opname gepresenteerd die met de Webb—ruimtetelescoop is gemaakt. De foto toont VV191: een tweetal sterrenstelsels op ongeveer 700 miljoen lichtjaar afstand. Het duo bestaat uit een helder elliptisch stelsel dat deels schuilgaat achter een groot spiraalstelsel. In combinatie met beeldgegevens van de Hubble-ruimtetelescoop hebben de astronomen kunnen vaststellen hoeveel licht het elliptische stelsel van zichzelf produceert, en hoeveel roder dat licht geworden is door het vele stof in het spiraalstelsel. Dit stof is geproduceerd door opeenvolgende generaties van sterren. De gecombineerde gegevens van Hubble en Webb brachten ook een verrassing aan het licht. Achter het elliptische stelsel is een merkwaardig boogvormig object te zien. Dat is een sterrenstelsel dat zo ver van ons verwijderd is, dat zijn licht er meer dan 10 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Hierdoor zien we dit stelsel zoals het er enkele miljarden jaren na de oerknal uitzag. Het verre stelsel bevindt zich in feite bijna recht achter het centrum van het elliptische stelsel, maar zijn licht wordt door de zwaartekracht van laatstgenoemde in twee richtingen afgebogen. Door dit zogeheten zwaartekrachtlenseffect zijn op de foto twee afbeeldingen van het verre stelsel te zien: de opvallende boog en een zwakker afbeelding aan de andere kant van het centrum van het elliptische stelsel. (EE)
→ Webb images reveal interstellar discovery

5 oktober 2022
Net als ons eigen Melkwegstelsel bestaan de meeste sterrenstelsels uit twee componenten: een brede schijf waarin gaswolken samentrekken tot nieuwe sterren, en een centrale uitstulping of bulge van voornamelijk oudere sterren die geleidelijk in omvang toeneemt. Uit nieuw onderzoek, onder leiding van Stefania Barsanti van de Australian National University, blijkt dat er een verband bestaat tussen de grootte van de centrale uitstulping en de stand van de rotatie-as van het sterrenstelsel ten opzichte van het zogeheten kosmische web – het kolossale netwerk van filamenten dat grote groepen sterrenstelsels met elkaar verbindt. De onderzoeksresultaten van Barsanti en haar team laten zien dat de rotatie-assen van sterrenstelsels met grotere uitstulpingen vaak haaks op het filament staan waar de stelsels deel van uitmaken. De stelsels met kleinere uitstulpingen draaien juist vaak evenwijdig aan deze filamenten. Volgens de astronomen hangt dit samen met de massa van de uitstulping. Sterrenstelsels die uit niet veel meer dan een schijf bestaan hebben de neiging hun rotatie-as evenwijdig aan het meest nabije filament te oriënteren. Dat komt doordat ze voornamelijk ontstaan uit gas dat op dit filament valt en als het ware wordt ‘opgerold’. Centrale uitstulpingen groeien wanneer sterrenstelsels met elkaar samensmelten. De kans op zo’n fusie is het grootst wanneer stelsels langs het filament naar elkaar toe bewegen. Hierdoor hebben de samensmeltingen de neiging om de stand van de rotatie-as van het stelsel ten opzichte van het filament te doen kantelen. Hoewel zulke ‘spin-flips’ al door computersimulaties werden gesuggereerd, is het volgens de astronomen voor het eerst dat deze nu ook met waarnemingen zijn onderbouwd. Bij het onderzoek is gebruik gemaakt van een spectroscoop, SAMI genaamd, die is gekoppeld aan de 3,9-meter Anglo Australian Telescope in Siding Spring. Met deze combinatie hebben de onderzoekers tussen 2013 en 2020 de draaibewegingen van ruim drieduizend sterrenstelsels gemeten. Het onderzoek krijgt een vervolg in de vorm van de Hector Galaxy Survey. Hector is de geavanceerde opvolger van SAMI, waarmee de astronomen ongeveer 30.000 sterren willen onderzoeken. (EE)
→ Spin flips show how galaxies grow from the cosmic web

5 oktober 2022
Afgelopen zomer werden de eerste opnamen van de nieuwe Webb-ruimtetelescoop gepresenteerd. De spectaculaire foto’s haalden de openingspagina’s van talloze nieuwssites. Webb onderzoekt het heelal echter niet in zijn eentje. Hij is ontworpen om samen te werken met twee andere grote ruimtetelescopen: Hubble (van NASA en ESA) en Chandra (NASA). Deze laatste maakt röntgenopnamen van het heelal. Met behulp van deze röntgendata heeft NASA de eerste opnamen van Webb, die in het infrarood zijn gemaakt, een ander aanzien gegeven. De Chandra-opnamen zijn als een lichtblauwe laag over de Webb-foto’s heen gelegd. Op die manier worden structuren zichtbaar, die door zeer energierijke processen zijn ontstaan. Een voorbeeld daarvan is de schokgolf in het zogeheten Kwintet van Stephan, die is ontstaan doordat een van de vier (!) sterrenstelsels van deze groep zich met hoge snelheid een weg baant tussen zijn metgezellen. Daarbij is het gas tussen de stelsels verhit tot een temperatuur van tientallen miljoenen graden. (EE)
→ NASA’s Chandra Adds X-ray Vision to Webb Images

29 september 2022
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Lamiya Mowla van de Universiteit van Toronto (Canada), heeft – met behulp van de Webb-ruimtetelescoop – de verste bolvormige sterrenhopen opgespoord die ooit zijn waargenomen. Ze bevatten miljoenen sterren, waaronder mogelijk de oudste sterren in het heelal (Astrophysical Journal Letters, 29 september). Mowla en haar team hebben zich gebogen over de eerste ‘diep field’-opname van de nieuwe ruimtetelescoop, en dan met name het zogeheten Sparklerstelsel dat daarop te zien is. Dit negen miljard lichtjaar verre sterrenstelsel dankt zijn naam aan de compacte objecten die er als kleine geel-rode stipjes omheen staan. De astronomen vermoedden dat deze ‘vonkjes’ ofwel jonge actieve sterrenhopen zijn waarin nieuwe sterren ontstaan, of juist oude bolvormige sterrenhopen – verzamelingen van oude sterren. Uit hun eerste analyse van twaalf van deze compacte objecten blijkt dat vijf ervan onder de laatste categorie vallen. Ze behoren tot de oudste bolvormige sterrenhopen die we kennen. Ons eigen Melkwegstelsel telt ongeveer 150 bolvormige sterrenhopen, maar hoe en wanneer deze zijn gevormd, is niet goed bekend. Astronomen weten dat deze compacte sterrenhopen extreem oud kunnen zijn, maar het is heel moeilijk om hun leeftijden te bepalen. Bij het verre Sparklerstelsel is dat paradoxaal genoeg eenvoudiger. Zijn licht heeft er immers negen miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, waardoor we dit stelsel waarnemen zoals het er negen miljard jaar geleden uitzag. Op dat moment was het heelal nog maar ongeveer 4,5 miljard jaar oud. De daarin aanwezige bolhopen zijn dus nog relatief jong, waardoor hun leeftijden gemakkelijker te bepalen zijn. ‘Vergelijk het maar als het raden van iemands leeftijd op basis van zijn uiterlijk: het verschil tussen een 5-jarige en een 10-jarige is gemakkelijker te zien dan dat tussen een 50-jarige en een 55-jarige,’ aldus Mowla. Het Sparklerstelsel is bijzonder omdat het met een factor 100 wordt vergroot door het zwaartekrachtlenseffect van de cluster SMACS 0723, die zich tussen ons en het stelsel in bevindt. Deze cluster fungeert niet alleen als een reusachtig vergrootglas, maar produceert zelfs drie afzonderlijker beelden van het Sparklerstelsel, waardoor astronomen het gedetailleerder kunnen onderzoeken. (EE)
→ Webb reveals a galaxy sparkling with the universe’s oldest star clusters

29 september 2022
Om ons Melkwegstelsel cirkelen al miljarden jaren lange twee kleine metgezellen: de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk. Het tweetal draait niet alleen om de Melkweg, maar ook om elkaar. En ondertussen worden ze verscheurd door de zwaartekracht van ons sterrenstelsel. Desondanks slagen ze er nog steeds in om nieuwe sterren te produceren. Met dank aan een kolossaal ‘schild’ dat ervoor zorgt dat hun stervormingsgas niet richting Melkweg verdwijnt (Nature, 28 september). Het bestaan van dit schild – de zogeheten Magelhaense Corona – werd al vermoed op basis van computersimulaties, maar kon tot nu toe niet door waarnemingen worden bevestigd. Dankzij Hubble-opnamen van verre quasars, in het ultraviolette deel van het spectrum, is het astronomen nu toch gelukt om het in kaart te brengen. De Magelhaense Corona blijkt zich tot op meer dan 100.000 lichtjaar van de Grote Magelhaense Wolk uit te strekken en bestrijkt van ons uit gezien een groot deel van de zuidelijke hemel. Hij omhult zowel de Grote als de Kleine Wolk en voorkomt dat hun gasvoorraden naar de Melkweg worden overgeheveld. De Corona bestaat uit ‘supergeladen’ gas met een temperatuur van een half miljoen graden, dat als een soort airbag ervoor zorgt dat de beide dwergstelsels niet al te veel averij oplopen. De Magelhaense Corona is in feite onzichtbaar. Om zijn bestaan te kunnen aantonen, hebben de astronomen dertig jaar aan opgeslagen gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop moeten doorspitten. Ze hebben deze data uitgekamd op ultraviolet-waarnemingen van quasars die miljarden lichtjaren achter de Corona liggen. Hoewel deze wolk van heet gas zelf niet te zien is, absorbeert hij op specifieke golflengten wel wat licht van de quasars. Op dezelfde manier is aan de hand van Hubble-waarnemingen eerder ook de corona rond het grote Andromedastelsel in kaart gebracht. Zulke corona’s beschermen een sterrenstelsel op twee manieren. Op de eerste plaats moet alles wat door het stelsel heen wil gaan eerst door dit hete gas heen, wat de impact een beetje verzacht. Daarnaast is de corona de gemakkelijkste ‘prooi’: door een beetje van dit gas op te offeren, bescherm je het gas dat in het sterrenstelsel zelf zit en nieuwe sterren kan vormen. (EE)
→ Hubble Detects Protective Shield Defending a Pair of Dwarf Galaxies

28 september 2022
Astronomen hebben mogelijk de chemische overblijfselen ontdekt van een van de eerste sterren die het heelal hebben verlicht. Bij waarnemingen van een verre quasar met de Gemini-telescoop op Hawaï hebben ze een ongebruikelijk mengsel van elementen opgespoord dat alleen afkomstig kan zijn van het puin dat is achtergebleven na de catastrofale explosie van een ‘oerster’ met driehonderd keer zoveel massa als onze zon. De allereerste sterren werden waarschijnlijk gevormd toen het heelal nog maar 100 miljoen jaar oud was – ruim honderd keer zo jong als nu. Deze sterren, die bekendstaan als Populatie III, hadden zo kolossaal veel massa dat ze, toen ze uiteindelijk een supernova-explosie ondergingen, de interstellaire ruimte verrijkten met een karakteristiek mengsel van zware elementen. Bij het analyseren van het licht van een van de verste quasars hebben astronomen nu echter gaswolken met een heel ongebruikelijke samenstelling ontdekt. In vergelijking met onze zon bevatten ze meer dan tien keer zoveel ijzer als magnesium. De onderzoekers denken dat de meest waarschijnlijke verklaring voor deze afwijkende samenstelling is dat het materiaal afkomstig is van een zogeheten paarinstabiliteitssupernova. Zo’n extreem krachtige supernova-explosie treedt op wanneer fotonen in het hart van een ster van 150 tot 250 zonsmassa’s spontaan in elektronen en positronen (de positief geladen tegenhangers van elektronen) veranderen. Deze omzetting vermindert de stralingsdruk in de ster, waardoor deze onder invloed van zijn eigen zwaartekracht ineenstort en vervolgens explodeert. Anders dan bij ‘normale’ supernova’s blijven bij deze kolossale explosies geen stellaire restanten achter, zoals een neutronenster of een zwart gat. Al het stermateriaal wordt over de omgeving verspreid. Er kan daardoor slechts op twee manieren bewijs voor deze bijzondere supernova-explosies worden gevonden: via een rechtstreekse waarneming (hoogst onwaarschijnlijk) of – zoals nu is gebeurd – door het opsporen van het materiaal dat de zware ster heeft uitgestoten. Astronomen zijn al jaren op zoek naar dit karakteristieke materiaal. En bij onderzoek van sterren in de halo – het buitenste deel – van ons Melkwegstelsel hebben ze in 2014 ook mogelijke sporen ervan ontdekt. Maar de signatuur die Yuzuru Yoshii en Hiroaki Sameshima van de Universiteit van Tokio nu bij de verre quasar hebben opgespoord is duidelijker. (EE)
→ Potential First Traces of the Universe’s Earliest Stars

12 september 2022
Hoewel astronomen de restanten van tientallen geëxplodeerde sterren binnen en buiten ons Melkwegstelsel hebben ontdekt, blijft het vaak onduidelijk wanneer zo’n ster aan zijn einde is gekomen. Maar voor een ontplofte ster in de Grote Magelhaense Wolk – een kleine buur van de Melkweg op 160.000 lichtjaar van de aarde – is dat nu toch gelukt. Tot op zekere hoogte dan. In de Grote Magelhaense Wolk bevindt zich een supernovarest met de ‘naam’ SNR 0519-69.0 (kortweg SNR 0519). SNR 0519 is het restant van een geëxplodeerde witte dwergster. Nadat deze ster een kritische massa had bereikt – hetzij door materie aan te trekken van een begeleidende ster, hetzij door zich samen te voegen met een andere witte dwerg – onderging hij een catastrofale thermonucleaire explosie. Door gegevens van de ruimtetelescopen Chandra en Hubble met elkaar te combineren, is het astronomen gelukt om vast te stellen hoe lang geleden die explosie zich heeft voltrokken. De onderzoekers hebben Hubble-opnamen uit 2010, 2011 en 2020 met elkaar vergeleken, om de snelheden te meten van het materiaal dat bij de supernova-explosie werd weggeblazen. De resultaten laten zien dat deze snelheden uiteenliepen van 6 tot 9 miljoen kilometer per uur. Als het materiaal zich steeds op ‘topsnelheid’ heeft verplaatst, zou de ontploffing (volgen onze jaartelling) ongeveer 670 jaar geleden moeten hebben plaatsgevonden. De gegevens van Chandra, die röntgenstraling registreert, wijzen er echter op dat het uitgestoten materiaal sinds de explosie is vertraagd, doordat het in botsing kwam met dicht gas in de omgeving. Dat suggereert dat de explosie zich minder dan 670 jaar geleden heeft voltrokken. Aan de hand van vervolgwaarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop hopen de onderzoekers nog nauwkeuriger te kunnen vaststellen wanneer de fatale explosie van de ster heeft plaatsgevonden. (EE)
→ SNR 0519-69.0: Setting the Clock on a Stellar Explosion

8 september 2022
Astronomen hebben een spiraalvormig bewegingspatroon ontdekt in een stervormingsgebied in de Kleine Magelhaense Wolk, een kleine begeleider van ons eigen Melkwegstelsel. Het stervormingsgebied, NGC 346 geheten, heeft een diameter van ongeveer 150 lichtjaar, en een totale massa van zo'n 50.000 zonsmassa's. Door waarnemingen van de Hubble Space Telescope (in een baan om de aarde) en van de Europese Very Large Telescope (VLT, in Noord-Chili) met elkaar te combineren, konden sterrenkundigen de driedimensionale bewegingen achterhalen van sterren en gaswolken in NGC 346. Ondanks de afstand van circa 200.000 lichtjaar registreerde Hubble de minieme verplaatsing van de sterren aan de hemel (de nieuwste waarnemingen werden daartoe vergeleken met metingen tot dertig jaar geleden). Het MUSE-instrument van de VLT mat de radiale snelheid (langs de gezichtslijn) van zowel sterren als gaswolken. Uit de waarnemingen, gepubliceerd in twee artikelen in The Astrophysical Journal, blijkt dat de sterren met snelheden van zo'n 3200 kilometer per uur bewegen, in een spiraalvormig patroon richting het centrum van het stervormingsgebied. Het gas waaruit nieuwe sterren ontstaan volgt een vergelijkbaar bewegingspatroon. Volgens de onderzoekers is een spiraalvormige beweging een natuurlijke en efficiënte manier om de stervormingsactiviteit van de buitenrand naar het centrum van de kosmische kraamkamer te verplaatsen. De Kleine Magelhaense Wolk bevat verhoudingsgewijs veel minder zware elementen dan ons eigen Melkwegstelsel. In die zin is het stelsel vergelijkbaar met de sterrenstelsels in de jeugd van het heelal. Vanwege de relatieve nabijheid is het echter in veel meer detail te bestuderen dan 'jonge' stelsels op miljarden lichtjaren afstand. Onderzoek aan de stervormingsprocessen in de Kleine Magelhaense Wolk kan daardoor veel inzicht opleveren in vergelijkbare processen in het vroege heelal. (GS)
→ Origineel persbericht

6 september 2022
Met de Near-Infrared Camera (NIRCam) van de James Webb Space Telescope is een gedetailleerde infraroodfoto gemaakt van de Tarantulanevel, een gigantisch stervormingsgebied in de Grote Magelhaense Wolk, op ongeveer 170.000 lichtjaar afstand van de aarde. De foto beslaat een gebied van ca. 340 lichtjaar breed. Hij toont tienduizenden pasgeboren sterren die op eerder foto's (gemaakt in zichtbaar licht) niet zichtbaar waren omdat ze door donkere stofwolken worden omgeven. Met NIRCam zijn die sterren wel te zien. Linksboven de opvallende sterrenhoop van zware, jonge sterren (blauwgekleurd op deze foto) is een heldere, oudere ster zichtbaar. De bovenste diffractiepiek van deze ster (deze 'stralen' worden veroorzaakt door de structuur van de telescoop) wijzen in de richting van een opvallende bel in de nevel, die geleidelijk wordt schoongeblazen door pasgeboren sterren. Koelere gaswolken op grotere afstand van de kern van de Tarantulanevel hebben op de NIRCam-foto een enigszins roestkleurige tint. Deze wolken bevatten veel koolwaterstofverbindingen. Uit dit koelere gas, met een relatief hoge dichtheid, zullen in de toekomst nieuwe sterren ontstaan. (GS)
→ Origineel persbericht

6 september 2022
De gammastraling die afkomstig is uit het Sagittarius-dwergsterrenstelsels lijkt niet geproduceerd te worden door de annihilatie van donkere materie, zoals eerder wel is geopperd, maar door snel roterende pulsars - de zeer compacte restanten van geëxplodeerde sterren. Die conclusie trekken sterrenkundigen (onder wie Oscar Macias van de Universiteit van Amsterdam) in een artikel in Nature Astronomy. Met de Fermi-ruimtetelescoop zijn zo'n tien jaar geleden twee grote 'bellen' van energierijke gammastraling ontdekt, boven en onder het centrum van ons Melkwegstelsel. In de zuidelijke bel bevindt zich een opvallend helder gebied (helder in gammastraling), dat eerder is toegeschreven aan een explosie in het Melkwegcentrum. De onderzoekers laten nu echter zien dat dit gebied samenvalt met het Sagittarius-dwergstelsel, dat momenteel door ons Melkwegstelsel wordt 'opgeslokt' en al vrijwel volledig uiteengerukt is door getijdenkrachten. Gezien vanaf de aarde bevindt dit dwergstelsel zich achter de zuidelijke Fermi-bel. Analyse van metingen van Fermi en van de Europese ruimtemissie Gaia laten nu zien dat die gammastraling vermoedelijk afkomstig is van een populatie van millisecondepulsars in het dwergstelsel. Millisecondepulsars zijn extreem snel roterende pulsars in dubbelstersystemen die energierijke deeltjes de ruimte in blazen. Die deeltjes treden in wisselwerking met de fotonen van de kosmische achtergrondstraling, die daardoor 'opgezweept' worden tot hoge gamma-energieën. Eerder is geopperd dat gammastraling ook geproduceerd zou kunnen worden door annihilatie van donkere-materiedeeltjes. Een grote concentratie van gammastraling zou dan kunnen wijzen op de aanwezigheid van donkere materie. Die verklaring lijkt nu in elk geval voor het Sagittarius-dwergstelsel minder waarschijnlijk. (GS)
→ Origineel persbericht

31 augustus 2022
Astronomen hebben een sterrenstelsel ontdekt waarin - na een geboortegolf die zo'n 70 miljoen jaar geleden plaatsvond - geen nieuwe sterren meer ontstaan. Dat blijkt uit onderzoek aan de leeftijden van de sterren in het stelsel - er zitten geen jongere exemplaren meer tussen. Algemeen wordt aangenomen dat de stervormingsactiviteit in een sterrenstelsel tot stilstand kan komen als gevolg van heftige supernova-uitbarstingen, die koud gas (de 'brandstof' voor nieuwe sterren) naar buiten blazen. In het geval van SDSS J1448+1010, een stelsel op circa 7 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Boötes, blijkt de oorzaak echter te liggen in een recente botsing met een ander sterrenstelsel. Waarnemingen die verricht zijn met de Hubble Space Telescope en met het ALMA-observatorium in Noord-Chili laten zien dat het stelsel een opvallende 'getijdenstaart' vertoont. Zo'n langgerekte structuur, bestaande uit gas en sterren, ontstaat als gevolg van getijdenkrachten tussen twee samensmeltende sterrenstelsels. De ALMA-metingen wijzen uit dat de getijdenstaart van SDSS J1448+1010 kolossale hoeveelheden koud gas bevat: ongeveer de helft van de totale gasvoorraad van het oorspronkelijke sterrenstelsel (in totaal zo'n tien miljard zonsmassa's) is bij de botsing de intergalactische ruimte in geslingerd. Het gevolg is dat er in het sterrenstelsel zelf nauwelijks meer nieuwe sterren kunnen ontstaan. De resultaten, verkregen door een team onder leiding van Justin Spilker (Texas A&M University) waar ook Mariska Kriek van de Leidse Sterrewacht deel van uitmaakt, zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. De ontdekking werpt nieuw licht op de relatie tussen botsende (en versmeltende) sterrenstelsels en de geboorte van sterren. Kennelijk kunnen ook veel rustiger verlopende processen ertoe leiden dat de stervormingsactiviteit in een sterrenstelsel vrijwel volledig dooft. De onderzoekers wijzen er wel op dat het hier slechts om één voorbeeld gaat; momenteel is onbekend hoe vaak een dergelijk scenario zich afspeelt in het heelal. (GS)
→ Origineel persbericht

29 augustus 2022
Met de James Webb Space Telescope is een gedetailleerde infraroodopname gemaakt van M74 (ook wel het 'Phantom Galaxy' genoemd). M74 is een groot spiraalstelsel op 32 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Vissen waar we vanaf de aarde ongeveer loodrecht op kijken. Op de Webb-foto, gemaakt met het in Europa ontwikkelde MIRI-instrument (Mid-InfraRed Instrument) zijn filamenten van gas en stof in beeld gebracht waarin nieuwe sterren ontstaan. Ook de grote sterrenhoop in de kern van het stelsel is door MIRI goed in beeld gebracht. M74 is eerder ook al in detail bestudeerd door de Hubble Space Telescope. Door de ultraviolette en optische waarnemingen van Hubble en de infraroodwaarnemingen van Webb met elkaar te combineren, krijgen astronomen een beter beeld van de stervormingsactiviteit en de verdeling van gas- en stofwolken in het stelsel. (GS)
→ Origineel persbericht

19 augustus 2022
Met behulp van de 8,1-meter Gemini South-telescoop in Chili, hebben astronomen de scherpste opname ooit gemaakt van R136a1 – voor zover bekend de zwaarste ster in het heelal. Onderzoek wijst erop dat deze ster minder massa heeft dan tot nu toe werd gedacht. Astronomen begrijpen nog steeds niet helemaal hoe de zwaarste sterren – sterren met meer dan honderd keer zoveel massa als de zon – ontstaan. Een van de grootste obstakels bij het oplossen van dit vraagstuk is het verkrijgen van detailrijk beeldmateriaal. De kolossale sterren bevinden zich doorgaans in de dichtbevolkte centra van stofrijke sterrenhopen. Bovendien bestaan ze reuzen maar kort: ze jagen hun brandstofvoorraad er in slechts een paar miljoen jaar doorheen. Ter vergelijking: onze zon bestaat al bijna vijf miljard jaar en is nog niet eens halverwege haar verwachte levensduur. Ook over de zwaarste ster die we kennen, R136a1, is nog relatief weinig bekend. Hij maakt deel uit van de sterrenhoop R136, die zich op een afstand van ongeveer 160.000 lichtjaar in het centrum van de Tarantulanevel in de Grote Magelhaense Wolk bevindt. Eerdere waarnemingen suggereerden dat R136a1 een massa van 250 tot 320 zonsmassa’s had. Maar uit nieuwe waarnemingen met het Zorro-instrument van Gemini South-telescoop blijkt dat de reuzenster mogelijk ‘maar’ 170 tot 230 keer zo zwaar is als de zon. Daarmee blijft hij overigens de zwaarste de ster die we kennen. Astronomen kunnen de massa van een ster schatten door zijn waargenomen helderheid en temperatuur te vergelijken met theoretische modellen. Dankzij de nieuwe scherpe opnamen heeft een team onder leiding van NOIRLab-astronoom Venu M. Kalari het licht van R136a1 nauwkeuriger kunnen scheiden van de rest van de sterrenhoop waar deze ster deel van uitmaakt. En dat resulteerde in een lagere geschatte helderheid en daarmee ook in een geringere massa. Volgens de wetenschappers wijst dit erop dat de bovengrens van stermassa’s lager ligt dan gedacht. Het nieuwe resultaat heeft mogelijk implicaties voor de oorsprong van elementen zwaarder dan helium in het heelal. Deze elementen ontstaan tijdens de cataclysmische supernova-explosies van sterren die meer dan 150 keer zo zwaar zijn als de zon. Als R136a1 en vergelijkbare sterren inderdaad minder zwaar zijn, komen deze extreme supernova-explosies minder vaak voor. De sterrenhoop waar R136a1 deel van uitmaakt, is eerder waargenomen met onder meer de Hubble-ruimtetelescoop. Maar de betreffende beelden waren niet scherp genoeg om de sterrenhoop volledig in afzonderlijke sterren te scheiden. Dankzij een techniek die speckle imaging wordt genoegd, is het Zorro wel gelukt. Met deze techniek kan de beeldvertroebelende werking van de aardatmosfeer worden overwonnen door duizenden korte opnamen van een helder object te maken. (EE)
→ Sharpest Image Ever of Universe’s Most Massive Known Star

17 augustus 2022
Toen wetenschappers drie jaar geleden de eerste opname van een zwart gat presenteerden – een donkere kern omringd door een vurige aura van materie die daarnaartoe valt – bestond al het vermoeden dat er achter die diffuse oranje gloed een dunne, heldere ring van licht schuil zou moeten gaan, veroorzaakt door fotonen (lichtdeeltjes) die achter het zwarte gat langs worden geslingerd door diens intense zwaartekracht. Met behulp van een geavanceerde beeldreconstructietechniek is het een team onder leiding van astrofysicus Avery Broderick van de Universiteit van Waterloo (Canada) nu gelukt om deze ring zichtbaar te maken (Astrophyical Journal, 16 augustus). De aura op de historische foto van het superzware zwarte gat in de kern van het sterrenstelsel M87 die in 2019 wereldnieuws werd, bestaat in feite uit twee ringvormige componenten. De meest opvallende component wordt veroorzaakt door hete gassen die met bijna de snelheid van het licht naar het zwarte gat toe vallen. De andere component – een veel scherpere ring – bestaat uit fotonen die dicht langs het oppervlak van het zwarte gat zijn gescheerd en recht op ons af komen. Het bestaan van deze ‘fotonring’ was theoretisch voorspeld, maar was op de foto niet te zien. Uitgaande van de verwachte locatie van de fotoring, en met behulp van nieuwe softwaretechnieken, is het Broderick en zijn team nu gelukt om de gloed van de hete gassen rond het zwarte gat te temperen, zoals je ook het felle schijnsel van de zon kunt temperen door een zonnebril op te zetten [video]. De daaruit voortkomende afbeelding toont de fotonring, die bestaat uit een reeks van steeds scherpere subringen. Voor het uiteindelijke beeld heeft het team deze subringen bij elkaar opgeteld. De nieuwe analyse bevestigt niet alleen het bestaan van de fotonring, maar heeft onder meer ook een nieuwe nauwkeurigere bepaling opgeleverd van de massa van het centrale zwarte gat in M87: 7,13 miljard zonsmassa’s. (EE)
→ The photon ring: a black hole ready for its close-up

5 augustus 2022
De nieuwe Webb-ruimtetelescoop is nog maar ruim een maand in bedrijf, maar breekt nu al records. Bij een analyse van de eerste gegevens van de ruimtetelescoop is een ver sterrenstelsel opgespoord dat al 235 miljoen jaar na de oerknal heeft bestaan. Het licht van het sterrenstelsel, met de aanduiding CEERS-93316, heeft er meer dan 13,5 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken. (De afkorting CEERS staat voor Cosmic Evolution Early Release Science Survey.) De ontdekking is gedaan door een team van instituten in het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, Denemarken en de VS. Naast CEERS-93316 hebben de astronomen nog vijf andere extreem verre sterrenstelsels ontdekt. Hun resultaten zullen binnenkort worden gepubliceerd in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, maar op arXiv is al een ‘preprint’ beschikbaar. In een interview met Universe Today benadrukken de ontdekkers overigens dat de afstand van CEERS-93316 nog moet worden bevestigd met behulp van spectroscopische vervolgwaarnemingen. Maar tegelijkertijd verwachten ze dat Webb in staat is om sterrenstelsels op te sporen die minder dan 200 miljoen jaar na de oerknal hebben bestaan. Heel erg lang zal het nieuwe record dus waarschijnlijk niet standhouden. (EE)
→ Edinburgh astronomers find most distant galaxy

29 juli 2022
Britse wetenschappers hebben een nieuwe verklaring gevonden voor het feit dat zogeheten actieve galactische kernen grote onderlinge verschillen vertonen (The Astrophysical Journal Supplement, 15 juli). Astronomen vermoeden dat zich in het centrum van bijna alle grote sterrenstelsels een superzwaar zwart gat bevindt. Deze objecten slokken gas, stof en sterren uit hun omgeving op en nemen daardoor gestaag in massa toe. Tijdens deze groeifase genereert de kern van het sterrenstelsel enorm veel energie en wordt hij een actieve galactische kern (AGN) genoemd. Het licht uit de naaste omgeving van zo’n AGN kan uiteenlopende kleuren hebben. Ook verschillen deze objecten in helderheid en spectrale signatuur. Tot nu toe dachten astronomen dat deze verschillen afhingen van de hoek waaronder we tegen het zwarte gat aan keken, en van de mate waarin dit object verscholen zit in een ‘torus’ – de donutvormige ring van gas en stof die AGNs doorgaans omgeeft. Nieuw onderzoek door Tonima Tasnim Ananna en Ryan Hickox, beiden verbonden aan de Universiteit van Dartmouth, trekt dit model echter in twijfel. De Britse onderzoekers hebben bewijs gevonden dat AGNs grote onderlinge verschillen vertonen, omdat ze zich in verschillende ontwikkelingsstadia bevinden. Uit de nieuwe studie blijkt dat de hoeveelheid stof en gas rond een superzwaar zwart gat rechtstreeks verband houdt met hoe snel het groeit. De energie die vrijkomt wanneer een zwart gat zich in hoog tempo voedt, blaast het stof en gas uit diens omgeving weg, waardoor het zicht op het zwarte gat verbetert. Volgens Ananna en Hickox worden de waargenomen verschillen tussen actieve kernen dus niet veroorzaakt door de hoek waaronder we tegen de torus van het centrale superzware zwart gat aan kijken, maar door verschillen tussen de torussen zelf. En deze verschillen houden verband met de snelheid waarmee het superzware zwarte gat ‘groeit’. De ontdekking komt voort uit onderzoek van nabije AGNs met behulp van Swift-BAT, een NASA-ruimtetelescoop die hoogenergetische röntgenstraling registreert. (EE)
→ Space Study Offers Clearer Look at Black Holes

27 juli 2022
Sommige gammaflitsen – kortstondige uitbarstingen van intense gammastraling – lijken uit het niets te komen. Nieuw onderzoek met telescopen op aarde en in de ruimte heeft hun waarschijnlijke oorsprong blootgelegd: een populatie van verre sterrenstelsels, sommige op bijna 10 miljard lichtjaar afstand. Veel korte gammaflitsen komen uit de richting van heldere sterrenstelsels op relatief kleine afstanden van de aarde. Maar sommige leken geen ‘thuis’ te hebben. Op zoek naar een verklaring hiervoor heeft een internationaal team van astronomen de gegevens van grote telescopen op aarde en in de ruimte doorgekamd. Daarbij is ontdekt dat in de richtingen waaruit de ‘eenzame’ gammaflitsen afkomstig waren wel degelijk een zwakke lichtgloed te zien is. Dat bewijst dat de betreffende gammaflitsen afkomstig waren uit sterrenstelsels die gewoon niet waren opgemerkt, omdat ze zo ver weg zijn. De ontdekking suggereert bovendien dat korte gammaflitsen, die ontstaan bij botsingen tussen neutronensterren, in een ver verleden wellicht vaker voorkwamen dan gedacht. Dit resultaat kan astronomen helpen om de chemische evolutie van het heelal beter te begrijpen. Samensmeltende neutronensterren veroorzaken namelijk een reeks nucleaire reacties die cruciaal zijn voor de productie van zware metalen, zoals goud, platina en thorium. Als deze productie vroeger op gang is gekomen dan doorgaans wordt aangenomen, betekent dit dat het jonge heelal veel rijker was aan zware elementen dan tot nu toe werd vermoed. (EE)
→ Gemini Telescopes Help Uncover Origins of Castaway Gamma-Ray Bursts

25 juli 2022
Een internationaal team van 23 onderzoekers onder leiding van Maria Dainotti, assistent-professor aan de Nationale Astronomische Sterrenwacht van Japan (NAOJ), heeft archiefgegevens geanalyseerd van zogeheten gammaflitsen. Het onderzoek laat zien dat deze hevige kosmische explosies kunnen worden gebruikt om grote afstanden in het heelal te meten (Astrophysical Journal Supplement, 22 juli). Bij de bepaling van afstanden buiten ons Melkwegstelsel maken astronomen doorgaans gebruikt van zogeheten ‘standaardkaarsen’. Dat zijn objecten of verschijnselen waarvan de onderliggende natuurkunde dicteert dat ze altijd de zelfde absolute helderheid (de helderheid die je van dichtbij zou waarnemen) hebben. Door deze berekende absolute helderheid te vergelijken met de schijnbare helderheid (de helderheid zoals we die vanaf de aarde waarnemen), kan de afstand tot de standaardkaars worden bepaald. Op afstanden van meer dan 11 miljard lichtjaar ontstaat echter een gebrek aan standaardkaarsen. De meest gangbare objecten en verschijnselen zijn dan simpelweg niet helder genoeg meer om waarneembaar te zijn. Een uitzondering daarop zijn de zogeheten gammaflitsen. Deze heftige uitbarstingen van straling, die onder meer ontstaan bij de explosie van een zware ster, zijn helder genoeg, maar hun helderheid hangt af van de specifieke kenmerken van de explosie. Dainotti en haar collega’s hebben nu bestaande gegevens, verkregen met diverse telescopen en satellieten, van vijfhonderd gammaflitsen geanalyseerd. Door de ‘lichtkrommen’ (het helderheidsverloop) van deze verschijnselen te onderzoeken, hebben ze daarbij een klasse van 179 gammaflitsen geïdentificeerd met gemeenschappelijke kenmerken die waarschijnlijk één en dezelfde oorzaak hebben: een extreem sterk magnetisch veld. Aan de hand van de lichtkrommen van de onderzochte gammaflitsen hebben de astronomen voor elk geval een unieke helderheid kunnen berekenen. Ze verwachten dan ook dat gammaflitsen van dit type in de toekomst als standaardkaarsen kunnen worden gebruikt. (EE)
→ Measuring the Universe with Star-Shattering Explosions

20 juli 2022
Bijna een eeuw geleden berekende astronoom Fritz Zwicky voor het eerst de massa van de Coma-cluster, een opeenhoping van krap duizend sterrenstelsels op 320 miljoen lichtjaar afstand. Zijn metingen, en die van latere onderzoekers, werden echter geplaagd door allerlei foutbronnen die de massa hoger of lager deden uitvallen. Een team onder leiding van natuurkundigen van de Carnegie Mellon University (VS) heeft nu een methode ontwikkeld om de massa van de Coma-cluster nauwkeurig te schatten met behulp van ‘machinaal leren’ – een techniek die op allerlei terreinen met succes wordt toegepast om patronen op te sporen in complexe gegevens. Sinds een jaar of tien wordt machinaal leren ook toegepast op kosmologische gegevens. Bij hun berekening van de massa van de Coma-cluster maakten Zwicky en anderen gebruik van dynamische massametingen. Daarbij worden de bewegingen van objecten die in en rond de cluster cirkelen bestudeerd, om vervolgens met behulp van de wet van de zwaartekracht de massa van de cluster te berekenen. Deze methode is echter gevoelig voor allerlei fouten. Clusters van sterrenstelsels komen geregeld in botsing met elkaar en smelten samen, waardoor de bewegingen van de betrokken sterrenstelsels aan verstoringen onderhevig zijn. En omdat astronomen zo’n cluster van grote afstand waarnemen, bevinden zich nog tal van andere objecten tussen ons en de cluster in die zich gedragen alsof ze tot de cluster behoren. Ook dat heeft invloed op de massabepaling. Postdoc Matthew Ho en zijn collega’s hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld die gebaseerd is op convolutionele neurale netwerken – een deep-learning algoritme dat wordt toegepast bij beeldherkenning. De wetenschappers ‘trainden’ hun model door het te voeden met uitkomsten van kosmologische simulaties van het heelal. Het model leerde door te kijken naar de waarneembare kenmerken van duizenden clusters waarvan de massa al bekend is. Vervolgens paste Ho het model toe op een cluster waarvan de werkelijke massa nog niet niet goed bekend is: de Coma-cluster dus. De uitkomst is in goede overeenstemming met de meeste massaschattingen die sinds de jaren 80 zijn gedaan. Volgens Ho toont dat aan dat machine learning een heel nuttig hulpmiddel kan zijn in de kosmologie. Hij zal zijn waarde vooral gaan bewijzen wanneer de resultaten van toekomstige instrumenten zoals het Dark Energy Spectroscopic Instrument, het Vera C. Rubin Observatory en de Euclid-satelliet een enorme stroom aan spectroscopische gegevens gaan produceren. (EE)
→ Hey Siri: How Much Does This Galaxy Cluster Weigh?

20 juli 2022
Een internationaal team van astronomen heeft sterrenstelsels weten op te sporen in een hemelgebied dat vrijwel geheel aan het zicht onttrokken is. Het gaat om het stuk zuidelijke hemel waar de Magelhaense Wolken (twee nabije begeleiders van ons Melkwegstelsel) te vinden zijn.  De Magelhaense Wolken nemen een flink stuk van het firmament in beslag en blokkeren zo het zicht op verder weg gelegen sterrenstelsels. Astronomen die geïnteresseerd zijn in verre stelsels vermijden dit deel van de hemel daarom meestal. Met behulp van de VISTA-surveytelescoop in Chili hebben de astronomen de twee nabije sterrenstelsels nu met een zodanig hoge resolutie gefotografeerd, dat ze door de openingen tussen de sterren van beide stelsels heen konden kijken. Op die manier hebben ze verder weg gelegen sterrenstelsels opgespoord, die zwakker en roder lijken dan ze in werkelijkheid zijn vanwege het stof dat zich nog voor hen bevindt. Bij hun onderzoek hebben de astronomen sterren van sterrenstelsels kunnen onderscheiden door de minieme verplaatsingen te meten die sterren mettertijd vertonen, terwijl de veel verder weg gelegen sterrenstelsels op hun plek blijven staan. De verzamelde gegevens worden nu gebundeld om een grote 3D-kaart te maken van de naar schatting één miljoen sterrenstelsels die zich tot nu toe achter de Magelhaense Wolken wisten te verschuilen. (EE)
→ Keele Astronomers Creating Largest-Ever Map of Hidden Galaxies

18 juli 2022
Een team van internationale deskundigen, befaamd om het ontkrachten van diverse ontdekkingen van zwarte gaten, heeft een zwart gat van stellaire massa opgespoord in de Grote Magelhaense Wolk, een buurstelsel van ons eigen Melkwegstelsel. De ontdekking is het resultaat van zes jaar van waarnemingen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). Zwarte gaten van stellaire massa worden gevormd wanneer zware sterren het einde van hun bestaan bereiken en onder hun eigen zwaartekracht ineenstorten. Wanneer zo’n ster deel uitmaakt van een dubbelster – een systeem van twee om elkaar wentelende sterren – resulteert dit proces in een zwart gat dat om een helder stralende begeleidende ster draait. Zo’n zwart gat wordt ‘slapend’ genoemd als het geen grote hoeveelheden röntgenstraling uitzendt – de manier waarop zwarte gaten doorgaans hun bestaan verraden. Slapende zwarte gaten zijn bijzonder moeilijk te vinden, omdat ze bijna geen interacties aangaan met hun omgeving. Om VFTS 243 op te sporen, heeft het team bijna duizend zware sterren in de Tarantulanevel in de Grote Magelhaense Wolk onderzocht, op zoek naar exemplaren die een zwart gat als begeleider zouden kunnen hebben. Het daarbij ontdekte zwarte gat heeft minstens negen keer zoveel massa als onze zon en draait rond een hete, blauwe ster die 25 keer zwaarder is dan de zon. De ster waaruit het zwarte gat is voortgekomen lijkt volledig te zijn ingestort, zonder dat daarbij een krachtige (supernova)explosie heeft plaatsgevonden. (EE)
→ Volledig persbericht

13 juli 2022
Astronomen van onder meer het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een persistent radiosignaal uit een ver sterrenstelsel ontdekt dat met verrassende regelmaat opflitst. Het signaal wordt gerekend tot de snelle radioflitsen – sterke uitbarstingen van radiostraling die doorgaans hooguit enkele duizendsten van een seconde duren. Het nieuwe signaal, dat de aanduiding FRB 20191221A heeft gekregen, houdt echter tot wel drie seconden aan, en vertoont onderwijl uitbarstingen die zich om de 0,2 seconde herhalen (Nature, 13 juli). De bron van FRB 20191221A bevindt zich in een sterrenstelsel op enkele miljarden lichtjaren van de aarde. Wat die bron is, staat nog niet vast, maar astronomen denken dat het signaal afkomstig kan zijn van een radiopulsar of een magnetar – twee soorten neutronensterren. Sinds de ontdekking van de eerste snelle radioflitsen in 2007 zijn honderden vergelijkbare bronnen in het heelal ontdekt, de laatste jaren vaak met het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) – een grote radiotelescoop in British Columbia, Canada. De overgrote meerderheid van de snelle radioflitsen die tot nu toe zijn waargenomen, zijn eenmalige extreem heldere stoten van radiostraling die binnen een paar milliseconden uitdoven. In 2020 zijn echter ook snelle radioflitsen ontdekt die zich om de zoveel tijd herhalen. FRB 20191221A lijkt tot deze laatste categorie te behoren, maar vertoont opmerkelijk lange pulsen, die op hun beurt weer heel regelmatige variaties vertonen. Bij het analyseren van het patroon van de radio-uitbarstingen van FRB 20191221A ontdekten de MIT-astronomen overeenkomsten met de emissies van radiopulsars en magnetars in ons eigen Melkwegstelsel. Radiopulsars zijn neutronensterren die – al ronddraaiend – bundels radiogolven uitzenden. Magnetars produceren een soortgelijke emissie als gevolg van hun extreme magnetische velden. Er bestaat echter een groot verschil tussen FRB 20191221A en de radio-emissies van de pulsars en magnetars in onze Melkweg: die van eerstgenoemde zijn een miljoen keer zo sterk. Voor dit grote verschil in intensiteit bestaat nog geen goede verklaring. Wel kan uit de eigenschappen van het nieuwe signaal worden afgeleid dat de bron ervan omgeven is door een wolk van plasma (geïoniseerd gas) die heel turbulent moet zijn. Door nog meer uitbarstingen van FRB 20191221A te registreren, hopen de astronomen meer te weten te komen over de regelmatige ‘hartslagen’ van deze bron, en over neutronensterren in het algemeen. (EE)
→ Astronomers detect a radio ‘heartbeat’ billions of light-years from Earth

1 juli 2022
Astronomen hebben tekenen van rotatie waargenomen bij een sterrenstelsel dat al minder dan 500 miljoen jaar na de oerknal is ontstaan. Daarmee is het verreweg het vroegste sterrenstelsel waarbij een (mogelijke) draaiing is waargenomen. Uit de waarnemingen blijkt wel dat het onderzochte stelsel trager rondwentelt dan ‘moderne’ sterrenstelsels, wat erop wijst dat het nog bezig is om op toeren te komen (The Astrophysical Journal Letters, 1 juli). Veel sterrenstelsels in het huidige heelal, waaronder ook ons eigen Melkwegstelsel, draaien om hun middelpunt. Wanneer en hoe die rotatie op gang kwam is een belangrijk vraagstuk in de astronomie, omdat deze waarschijnlijk van invloed is op de latere vorming van sterren en planeten. Een team onder leiding van postdoc Tsuyoshi Tokuoka van de Waseda Universiteit in Tokio heeft, met behulp van de ALMA-telescoop, gedurende twee maanden waarnemingen gedaan van een sterrenstelsel dat bekendstaat als MACS1149-JD1 of kortweg JD1. JD1 bestond al toen het heelal nog maar 500 miljoen jaar oud was. Aan de hand van modelberekeningen hebben Tokuoka en zijn collega’s ontdekt dat hun waarnemingen het beste passen bij een klein, langzaam roterend sterrenstelsel. Hun model geeft aan dat JD1 een diameter van 3000 lichtjaar heeft en een rotatiesnelheid van slechts 50 kilometer per seconde. Ter vergelijking: ons Melkwegstelsel heeft een middellijn van 100.000 lichtjaar en een draaisnelheid van 220 kilometer per seconde. Uit de omvang en draaisnelheid van JD1 kan worden afgeleid dat de totale massa van het sterrenstelsel één à twee miljard zonsmassa’s bedraagt. Dat laatste is in goede overeenstemming met de jeugdige leeftijd van JD1. Dat JD1 veel langzamer ronddraait dan latere sterrenstelsels, waaronder de Melkweg, wijst er volgens de onderzoekers op dat zijn draaiing nog bezig is om op gang te komen. Het team is nu van plan om de structuur van JD1 nader te onderzoeken met de recent gelanceerde Webb-ruimtetelescoop. (EE)
→ Galaxy Revving-up in the Early Universe

7 juli 2022
Het vraagstuk van de vorming van de eerste quasars in het heelal, waar wetenschappers al bijna twintig jaar meer worstelen, is mogelijk opgelost. Een onderzoeksteam onder leiding van Daniel Whalen van de Universiteit van Portsmouth heeft aan de hand van computersimulaties vastgesteld dat de eerste quasars zijn ontstaan in kolossale turbulente gasreservoirs die in het vroege heelal hebben bestaan (Nature, 6 juli). Een quasar is de extreem heldere, actieve kern van een sterrenstelsel. Het object ontleent zijn energie aan een zwart gat van miljoenen tot miljarden zonsmassa’s, dat omgeven is door een schijf van gas. Gas dat vanuit deze zogeheten accretieschijf naar het zwarte gat valt, wordt door wrijving enorm heet en zendt daardoor energierijke straling uit die tot op miljarden lichtjaren waarneembaar is. In de centra van bijna alle grote sterrenstelsels die het ‘nabije’ heelal bevolken zijn van deze superzware zwarte gaten te vinden. Lang is gedacht dat deze kolossen zijn ontstaan uit zware sterren die geen brandstof meer hadden en onder hun eigen gewicht zijn ineengestort. De geleidelijke aantrekking van materie – in de vorm van sterren, gaswolken en kleinere zwarte gaten – zou voor verdere aangroei hebben gezorgd. De afgelopen twintig jaar hebben astronomen echter ook enkele honderden verre quasars ontdekt die al minder dan een miljard jaar na de oerknal moeten zijn ontstaan. En niemand begreep hoe die zo snel zijn gegroeid. Vroege computersimulaties lieten zien dat deze quasars konden zijn ontstaan op de knooppunten van krachtige koude gasstromen die deel uitmaakten van het zogeheten kosmische web. Maar voorwaarde was wel dat het zwarte gat bij zijn geboorte al 100.000 zonsmassa’s zwaar moest zijn geweest – uitzonderlijk veel zwaarder dan normale stellaire zwarte gaten. De computersimulaties van Whalen en zijn collega’s geven aan dat dit niet onmogelijk is. Ze laten zien dat de koude, dichte gasstromen die in staat waren om in slechts een paar miljoen jaar een zwart gat van een miljard zonsmassa’s te laten ‘groeien’, hun eigen superzware sterren creëerden. De koude stromen veroorzaakten turbulentie in het omringende gas die verhinderde dat zich normale sterren konden vormen, totdat de gaswolk zoveel massa had dat hij onder zijn eigen gewicht ineenstortte en twee reusachtige sterren vormde: één van 30.000 zonsmassa’s en één van 40.000 zonsmassa’s. De eerste quasars lijken dus te zijn voortgekomen uit oerwolken die hun eigen massarijke ‘zaden’ vormden. Volgens Whalen verklaart dit resultaat niet alleen de oorsprong van de eerste quasars, maar ook hun demografie: hun (betrekkelijk geringe) aantallen in vroege tijden. (EE)
→ Scientists Discover How First Quasars in Universe Formed

30 juni 2022
Dankzij een opmerkzame amateur-astronoom hebben beroepsastronomen een merkwaardig, uiterst zwak dwergsterrenstelsel kunnen opsporen aan de rand van het bekende Andromedastelsel. Het kleine sterrenstelsel, dat de aanduiding Pegasus V heeft gekregen, bevat heel weinig elementen zwaarder dan helium en lijkt een fossiel overblijfsel te zijn uit de tijd dat de eerste sterrenstelsels in het heelal werden gevormd (MNRAS, 30 juni). Pegasus V werd ontdekt in het kader van een systematische zoektocht naar dwergstelsels in de omgeving van het Andromedastelsel, onder leiding van Martinez-Delgado van het Instituto de Astrofísica de Andalucía (Spanje). Op een van de opnamen van deze survey ontdekte de Italiaanse amateur-astronoom Giuseppe Donatiello een intrigerende ‘veeg’. Vervolgwaarnemingen met de 8,1 meter Gemini North-telescoop op Hawaiï lieten zien dat Pegasus V uit afzonderlijke sterren bestaat, wat aantoonde dat het om een kleine, zwakke begeleider van het Andromedastelsel gaat. Ook bleek uit de waarnemingen dat het dwergstelsel in vergelijking met de overige zwakke begeleiders van het Andromedastelsel extreem weinig ‘metalen’ bevat – de verzamelnaam die astronomen gebruiken voor alle elementen zwaarder dan helium. Dat betekent dat de stervorming in Pegasus V op een heel laag pitje staat en dat het stelsel voornamelijk uit oude sterren bestaat. Op theoretische gronden verwachten astronomen dat het heelal wemelt van de zwakke sterrenstelsels zoals Pegasus V, maar tot nu toe zijn er nog niet veel ontdekt. Als er werkelijk veel minder van deze stelsels bestaan dan voorspeld, zou dat in strijd zijn met de huidige inzichten over de evolutie van ons heelal. Er is astronomen dus alles aan gelegen om deze zwakke stelsels op te sporen, maar dat valt nog niet mee. Objecten als Pegasus V zijn uiterst moeilijk waarneembaar: ze bevatten weinig heldere sterren en vallen daardoor nauwelijks op. Door de chemische eigenschappen van Pegasus V nader te bestuderen, onder meer met het toekomstige Vera C. Rubin Observatory, hopen de astronomen meer te weten te komen over de vroegste periode van stervorming in het heelal en de rol die donkere materie daarbij heeft gespeeld. (EE)
→ NSF’s NOIRLab facilities reveal a relict of the earliest galaxies

30 juni 2022
Vijftig jaar na de ontdekking van een sterk verband tussen de stervorming in sterrenstelsels en hun infrarood- en radiostraling, hebben onderzoekers van het Leibniz-Instituut für Astrophysik (AIP) in Potsdam, Duitsland) nu een fysische onderbouwing voor dit verband gevonden. Daarbij hebben zij gebruik gemaakt van nieuwe computersimulaties van de vorming van sterrenstelsels, die rekening houden met de effecten van kosmische straling. Om de vorming en evolutie van sterrenstelsels zoals ons Melkwegstelsel te begrijpen, is het van belang om de hoeveelheid pasgevormde sterren in zowel nabije als verre sterrenstelsels te kennen. Daarbij maken astronomen vaak gebruik van een verband tussen de infrarood- en radiostraling van sterrenstelsels. De energierijke straling van jonge, zware sterren die in de dichtste delen van sterrenstelsels worden gevormd, wordt geabsorbeerd door omringende stofwolken en opnieuw uitgezonden als laag-energetische infraroodstraling. Wanneer hun brandstofvoorraad opraakt, exploderen deze zware sterren uiteindelijk als supernova’s. Bij de explosie wordt de buitenste schil van de ster de ruimte in geblazen, en worden sommige deeltjes van het interstellaire medium tot zeer hoge snelheden versneld. Zo ontstaat de zogeheten kosmische straling. In het magnetische veld van het sterrenstelsel zenden deze snelle deeltjes zeer laag-energetische radiostraling uit met een golflengte van enkele centimeters tot meters. Door deze keten van processen zijn pasgevormde sterren, infraroodstraling en radiostraling van sterrenstelsels nauw met elkaar verbonden. Hoewel in de astronomie vaak gebruik wordt gemaakt van dit verband, waren de fysische details niet helemaal duidelijk. Eerdere pogingen om het verband te verklaren strandden veelal op één specifieke voorspelling: als energierijke kosmische straling inderdaad verantwoordelijk is voor de radiostraling van deze sterrenstelsels, voorspelt de theorie zeer steile radiospectra – een sterke emissie bij lage radiofrequenties – die niet overeenkomen met de waarnemingen. Om dit raadsel op te lossen hebben onderzoekers van het AIP nu voor het eerst de processen van een sterrenstelsel-in-wording op een computer nagebootst en de energiespectra van de daaruit voortkomende kosmische straling berekend. De simulaties laten zien dat gedurende de vorming van de schijf van een sterrenstelsel de kosmische magnetische velden zodanig worden versterkt, dat ze overeenkomen met de sterke waargenomen magnetische velden. Maar doordat kosmische stralingsdeeltjes in magnetische velden radiostraling uitzenden, verliest deze onderweg naar ons een deel van haar energie. Hierdoor vlakt het radiospectrum bij lage frequenties af. Bij hoge frequenties draagt, naast de radio-emissie van kosmische straling, ook de radio-emissie van het interstellaire medium bij, dat een vlakker spectrum heeft. De som van deze twee processen kan daardoor de waargenomen vlakke radiostraling van het volledige sterrenstelsel perfect verklaren, evenals de emissie van diens kern. En dit verklaart ook waarom de infrarood- en radiostraling van sterrenstelsels zo sterk met elkaar verbonden zijn. (EE)
→ The puzzling link between star formation and radio emission in galaxies

17 juni 2022
Deze week (van 13 t/m 16 juni) vindt in Pasadena (Californië) het 240ste congres van de American Astronomical Society (AAS) plaats. Hieronder een beknopte weergave van verschillende nieuwe resultaten die gepresenteerd zijn op donderdag 15 juni. Christopher Clark van het Space Telescope Science Institute presenteerde nieuwe, zeer gedetailleerde infraroodbeelden van de verdeling van stof en gas in andere nabije sterrenstelsels: de Grote en Kleine Magelhaense Wolk, het Andromedastelsel en het Driehoekstelsel (M33). De opnamen werden verkregen door waarnemingen te combineren van de ruimtemissies IRAS, COBE, Herschel en Planck. Clark ontdekte dat er zeer grote variaties zijn in de verhouding stof/gas - van 0,01% tot 1%. Arnab Sarkar van de Universiteit van Kentucky ontdekte met behulp van het Chandra X-ray Observatory een schokfront van 70 miljoen graden halverwege twee clusters van sterrenstelsels die op elkaar af bewegen en in de toekomst met elkaar zullen botsen en versmelten. Zulke 'axiale schokken' waren theoretisch al voorspeld, maar nog nooit eerder waargenomen. Michael Foley van de Harvard-universiteit gebruikte o.a. gegevens van de Europese Gaia-missie om een driedimensionale 'kaart' te maken van de uitgestrekte, donkere moleculaire gaswolken in het Orion-stervormingsgebied (waarvan de Orionnevel het centrum vormt). Uit de 3D-metingen blijkt dat de structuur van het gebied - inclusief de gigantische Barnard Loop - voornamelijk is ontstaan onder invloed van supernova-explosies in de afgelopen paar miljoen jaar. Jacob Bernal van de Universiteit van Arizona deed laboratoriumproeven waaruit blijkt dat complexe koolsofhoudende moleculen (zoals 'buckyballs' en koolstof-nanobuisjes) kunnen ontstaan op het oppervlak van siliciumcarbidekorreltjes, wanneer die plotseling verhit worden tot temperaturen van boven de 1000 graden Celsius. Het proces treedt waarschijnlijk ook op in het interstellaire medium rond stervende sterren; mogelijk is dit het belangrijkste mechanisme voor de vorming van die moleculen in de ruimte. (GS)
→ Persbericht over de nieuwe infraroodbeelden van nabije sterrenstelsels

16 juni 2022
Deze week vindt in Pasadena (Californië) het 240ste congres van de American Astronomical Society (AAS) plaats. Hieronder een beknopte weergave van verschillende nieuwe resultaten die gepresenteerd zijn op woensdag 15 juni. Michael Jones van de Universiteit van Arizona maakte de ontdekking bekend van raadselachtige 'blue blobs': groepen van hooguit enkele honderdduizenden voornamelijk jonge sterren in de ruimte tussen de afzonderlijke sterrenstelsels van de Virgocluster. Vanwege de aanwezigheid van heet, ijl 'intraclustergas' zou je daar geen koud gas verwachten waaruit nieuwe sterren ontstaan. Vermoedelijk zijn de blue blobs ontstaan uit materiaal dat eerder is 'weggeveegd' uit de grotere stelsels in de cluster; hun relatief hoge gehalte aan zware elementen wijst daar ook op. Evan Rich van de Universiteit van Michigan gebruikte de Gemini Planet Imager om de protoplanetaire stofschijven in beeld te brengen rond relatief zware jonge sterren. In tegenstelling tot de schijven rond pasgeboren lichtere sterren blijken die geen duidelijke ringvormige structuren te vertonen. Hoe dat komt is nog onduidelijk. Het betekent overigens niet dat er rond zwaardere sterren geen planeten ontstaan, maar het proces wordt mogelijk beïnvloed door de hogere temperatuur. Adina Feinstein van de Universiteit van Chicago presenteerde Hubble-waarnemingen van de jonge rode dwergster AU Microscopium, die vergezeld wordt door minstens twee planeten. In vijf uur tijd registreerde Hubble maar liefst dertien extreem krachtige stervlammen op AU Mic. Zulke supervlammen kunnen een sterk eroderende werking hebben op de dampkringen van pasgeboren reuzenplaneten. Dat is mogelijk de verklaring waarom de allerjongste exoplaneten in het Melkwegstelsel (minder dan 100 miljoen jaar oud) zwaarder zijn dan de meeste exoplaneten rond (dwerg-)sterren-op-leeftijd. Rafael Luque van de Universiteit van Chicago presenteerde de ontdekking (in archiefdata) van twee rotsachtige exoplaneten in een baan rond de nabije dwergster HD 260655, op slechts 32 lichtjaar afstand van de aarde. Het gaat om het dichtstbijzijnde meervoudige planetenstelsel rond een 'rustige' dwergster. De twee planeten vormen potentieel interessante waarnemingsobjecten voor de James Webb Space Telescope, die mogelijk metingen kan doen aan de samenstelling van hun dampkring. Dillon Dong van Caltech heeft met de Very Large Array-radiotelescoop in New Mexico een veranderlijke bron van radiostraling ontdekt die zo goed als zeker de zogeheten 'pulsarwindnevel' is van een supernova-explosie in een dwergsterrenstelsel op 400 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Uit de waarnemingen blijkt dat die explosie slechts enkele tientallen jaren geleden plaatsgevonden moet hebben. Curtis McCully van het Las Cumbres Observatory ontdekte dat de ster die in 2012 als supernova explodeerde in het sterrenstelsels NGC 1309 die catastrofe op de een of andere manier heeft overleefd. Vermoedelijk was er sprake van de ontploffing van een zware witte dwergster, die bij de supernova-uitbarsting niet volledig uit elkaar is gespat. Xi Long en Paul Plucinsky van het Center for Astrophysics|Harvard & Smithsonian hebben voor het eerst direct de verplaatsing aan de hemel gemeten van een pulsar in een supernovarest op 20.000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Centaur. PSR J1124-5916 blijkt zich met een snelheid van ruim 600 kilometer per seconde te verplaatsen, waarschijnlijk doordat de supernova waarbij de pulsar ontstond erg asymmetrisch was. Ted Johnson van de Universiteit van Californië in Los Angeles ontdekte aanwijzingen dat het oppervlak van de witte dwerg G238-44 verontreinigd is met 'neergeregend' materiaal van twee verschillende uiteengerukte hemellichamen: een ijsachtig object en een metaalrijk rotsachtig object. Dat wijst erop dat het planetenstelsel rond de ster flink is 'opgeschud' toen die ster eerst opzwol tot rode reus en daarna ineenkromp tot een witte dwerg. (GS)
→ Persbericht over 'blue blobs' in de Virgo-cluster

15 juni 2022
Astronomen hebben met behulp van de ALMA-telescopen nieuwe details onthuld over het stervormingsgebied 30 Doradus, ook wel bekend als de Tarantulanevel. De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) publiceert vandaag afbeeldingen in hoge resolutie waarin we de nevel in nieuw licht zien. De ijle gaswolken bieden inzicht in hoe in dit gebied zware sterren vorm krijgen. “Deze fragmenten kunnen overblijfselen zijn van grotere wolken die uit elkaar getrokken zijn door de enorme energieën van jonge, zware sterren. Dat proces wordt ook wel feedback of terugkoppeling genoemd,” zegt Tong Wong. Hij leidde het onderzoek, publiceerde met zijn team in The Astrophysical Journal en presenteerde de afbeeldingen vandaag op een bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS). Sterrenkundigen dachten vroeger dat de zwaartekracht geen vat op het ijle, turbulente gas kon krijgen. Het gas, zo was het idee, kon niet worden samengebracht en kon geen nieuwe sterren vormen. Maar de nieuwe gegevens laten zien dat er dichte gasgordijnen bestaan waar de zwaartekracht wel een rol speelt. “Onze resultaten impliceren dat zelfs als er heel sterke feedback is, de zwaartekracht toch veel invloed kan uitoefenen en dat de stervorming toch kan doorgaan,” zegt Wong, die hoogleraar is aan de University of Illinois bij Urbana-Champaign, Verenigde Staten. De Tarantulanevel bevindt zich midden in de Grote Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van onze Melkweg. Het is een van de helderste en meest actieve stervormingsregio’s. De nevel bevindt zich op slechts 170.000 lichtjaar van ons vandaan. In het centrum van de nevel bevinden zich enkele van de zwaarste sterren die we kennen. Sommigen zijn 150 keer zo zwaar als onze zon. De regio is een perfecte plek om te onderzoeken hoe gaswolken onder de invloed van de zwaartekracht in elkaar zakken en nieuwe sterren vormen. "Wat 30 Doradus zo uniek maakt, is dat het dichtbij genoeg is om stervorming in detail te bestuderen. Tegelijkertijd heeft het eigenschappen die lijken op verre sterrenstelsels uit de tijd dat het heelal nog jong was,” zegt Guido De Marchi, een wetenschapper van het Europese ruimteagentschap ESA, en mede-auteur van de wetenschappelijke paper waar het onderzoek in verschijnt. “Dankzij 30 Doradus kunnen we bestuderen hoe sterren zich vormden 10 miljard jaar geleden, toen de meeste sterren werden geboren." Eerdere studies van de Tarantulanevel richtten zich meestal op het centrum, al weten onderzoekers al langer dat de vorming van zware sterren ook op andere plekken gebeurt. Om het stervormingsproces beter te begrijpen, deed het onderzoeksteam waarnemingen in hoge resolutie aan een groot gebied van de nevel. Ze gebruikten ALMA en maten de emissie van licht van koolmonoxide-gas. Daardoor konden ze grote, koude gaswolken in de nevel in kaart brengen die bezweken en waar nieuwe sterren gevormd werden. Ook konden ze zien hoe het gebied veranderde als er veel energie vrijkomt bij deze jonge sterren. “We hadden verwacht dat in de delen van de wolk die zich het dichtst bij jonge, zware sterren bevinden, de duidelijkste signalen zouden vertonen van zwaartekracht die onderdrukt werd door feedback,” zegt Wong. “Maar we vinden juist dat de zwaartekracht daar nog steeds belangrijk is, in ieder geval voor delen van de wolk die een voldoende hoge dichtheid hebben.” In de afbeelding die vandaag door ESO is vrijgegeven, zien we de nieuwe ALMA-gegevens gelegd over een eerdere infraroodafbeelding van hetzelfde gebied. Er zijn heldere sterren zichtbaar en lichtroze wolken van heet gas. De infraroodafbeelding is gemaakt met ESO’s Very Large Telescope (VLT) en met ESO’s Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA). De samengestelde afbeelding toont een duidelijke, spinnenwebachtige vorm van de gaswolken waaraan de Tarantulanevel zijn naam ontleent. De nieuwe ALMA-gegevens bevatten heldere roodgele strepen. Dat is erg koud en dicht gas dat mogelijk op een dag in elkaar stort en nieuwe sterren vormt. Het nieuwe onderzoek bevat dan wel gedetailleerde aanwijzingen over hoe zwaartekracht zich gedraagt in de stervormingsregio’s van de Tarantulanevel, maar het werk is nog lang niet klaar. “Er is nog veel informatie uit deze fantastische dataset te halen. We openbaren de gegevens zodat andere wetenschappers ook onderzoek kunnen doen,” besluit Wong.
→ Origineel persbericht

8 juni 2022
Met het Chandra X-ray Observatory, de grote röntgenruimtetelescoop van NASA, is een extreem 'diepe' opname gemaakt van twee botsende clusters van sterrenstelsels (samen Abell 2146 genoemd) op 2,8 miljard lichtjaar afstand van de aarde. Op de röntgenopname, met een belichtingstijd van in totaal 23 dagen (!) zijn duidelijk concentrische schokgolven zichtbaar in het extreem hete gas dat zich tussen de afzonderlijke sterrenstelsels in de twee clusters bevindt. Die schokgolven, met afmetingen van ruim anderhalf miljoen lichtjaar, ontstaan niet doordat gasdeeltjes met elkaar botsen (daarvoor is het intergalactische gas veel te ijl), maar door de elektromagnetische wisselwerking van de geladen gasdeeltjes en de magnetische velden in de clusters. Sterrenkundigen spreken van collisionless shocks ('botsingsloze schokgolven'). De waarnemingen aan Abell 2146 zijn verricht door een groep astronomen onder leiding van Helen Russell van de Universiteit van Nottingham. De resultaten zijn gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dergelijke waarnemingen bieden sterrenkundigen veel inzicht in het botsingsproces van clusters van sterrenstelsels. Overigens spelen vergelijkbare collisionless shocks (zij het op enorm veel kleinere schaal) ook een rol in ons eigen zonnestelsel, waar ze soms optreden in de zonnewind - de ijle stroom van elektrisch geladen deeltjes die door de zon de ruimte in wordt geblazen. (GS)
→ Origineel persbericht

4 juni 2022
Met het ALMA-observatorium in Noord-Chili zijn nieuwe gedetailleerde waarnemingen verricht aan 3C273, de eerst ontdekte en helderste quasar aan de hemel, op 2,4 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Maagd. Quasars zijn de heldere kernen van ver verwijderde sterrenstelsels die een superzwaar zwart gat herbergen; de waargenomen straling is afkomstig van de accretieschijf rond het zwarte gat - de rondwervelende schijf van zeer heet gas dat op het punt staat door het zwarte gat verzwolgen te worden. Quasars zenden vooral ook veel radiostraling uit (de term 'quasar' is een samentrekking van 'quasi-stellar radio source'). Zó veel dat zwakkere bronnen van radiostraling in de onmiddelllijke omgeving worden overstraald. Een groep van voornamelijk Japanse astronomen onder leiding van Shinya Komugi is er nu echter in geslaagd een tot dusver onbekende structuur van radiostraling in 3C273 te detecteren. Dat lukte door het zogeheten dynamisch bereik van ALMA (een maat voor het helderheidscontrast tussen de helderste en zwakste waargenomen structuren) op te schroeven tot 85.000. Veel quasars blazen straalstromen ('jets') van elektrisch geladen deeltjes de ruimte in, in twee tegenovergestelde richtingen langs de draaiingsas van het zwarte gat. De radiostraling van die jets ontstaat doordat elektronen spiraalvormige banen beschrijven rond de veldlijnen van een sterk magnetisch veld. In het geval van de nieuw ontdekte structuur in 3C273 gaat het echter niet om zulke synchrotronstraling, zo blijkt uit metingen op verschillende radiogolflengten. In plaats daarvan denken de sterrenkundigen dat de radiostraling geproduceerd wordt door gasatomen die 'aangeslagen' worden door de energierijke straling uit de kern van de quasar. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De hoop is dat soortgelijke structuren nu ook bij andere quasars gedetecteerd kunnen worden. (GS)
→ Vakpublicatie over het onderzoek

26 mei 2022
Een team van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen (Denemarken), onder leiding van Albert Sneppen, heeft vastgesteld dat de sterren in verre sterrenstelsels meer massa hebben (zwaarder zijn) dan die in onze ‘naaste’ omgeving. De ontdekking wijst erop dat de verschillen tussen sterrenstelsels groter zijn dan doorgaans wordt aangenomen (Astrophysical Journal, 25 mei). Astronomen zijn er meer dan vijftig jaar gedwongen van uitgegaan dat de sterrenpopulaties van andere sterrenstelsels in het heelal vergelijkbaar zijn met die van de honderden miljarden sterren in ons eigen Melkwegstelsel: een mengsel van zware, middelzware en lichte sterren. ‘Gedwongen’, omdat ze met hun telescopen geen individuele sterren in verre sterrenstelsels kunnen waarnemen. Verre sterrenstelsels zijn miljarden lichtjaren van ons verwijderd. Daardoor kan alleen het licht van hun helderste sterren ons bereiken. Dit heeft astronomen jarenlang hoofdbrekens bezorgd, omdat daardoor de ‘initiële massafunctie’ – de oorspronkelijke verdeling van de massa’s binnen een populatie van sterren – van deze sterrenstelsels niet kon worden vastgesteld. Bij gebrek aan beter werd er daarom maar van uitgegaan dat de massaverdeling in andere sterrenstelsels vergelijkbaar is met die in ons Melkwegstelsel. Om deze aanname te toetsen, hebben de Deense astronomen het licht van 140.000 sterrenstelsels geanalyseerd met behulp van de COSMOS-catalogus – een grote internationale database van meer dan een miljoen waarnemingen van het licht van sterrenstelsels tot in de verste uithoeken van het waarneembare heelal. Bij deze analyse is gekeken naar hoeveel licht sterrenstelsels op verschillende golflengten uitzenden. Grote, zware sterren zijn blauwachtig, terwijl kleine, lichte sterren eerder geel of rood zijn. Uit de verdeling van blauwe en rode kleuren kan dus worden afgeleid hoeveel zware en lichte sterren een sterrenstelsel bevat. De resultaten tonen aan dat de sterren in verre sterrenstelsels doorgaans meer massa hebben dan die in ons eigen sterrenstelsel. En hoe verder een stelsel van ons verwijderd is, des te zwaarder zijn de daarin aanwezige sterren. Volgens de onderzoekers heeft het nieuwe onderzoek tal van implicaties. Het is bijvoorbeeld nog steeds onduidelijk waarom sommige sterrenstelsels ‘sterven’ – dat wil zeggen: stoppen met de vorming van nieuwe sterren – en andere niet. Het lijkt er nu op dat de sterrenstelsels met de minste massa nieuwe sterren blijven produceren, terwijl de sterproductie in zwaardere stelsels stilvalt. Er lijkt dus sprake te zijn van een universeel patroon, dat om nader onderzoek vraagt. (EE)
→ New discovery about distant galaxies: Stars are heavier than we thought

24 mei 2022
Een team onder leiding van onderzoekers van de University of North Carolina (UNC) heeft een tot nu toe onopgemerkt gebleven schat aan zware zwarte gaten ontdekt. Ze hielden zich schuil in dwergsterrenstelsels (Astrophysical Journal, 24 mei). Van grote spiraalstelsels zoals onze Melkweg wordt aangenomen dat ze het resultaat zijn van fusies van talrijke kleine sterrenstelsels. En elk van die dwergsterrenstelsels kan een zwart gat bevatten, dat tienduizenden of honderdduizenden keren zoveel massa heeft als onze zon. Onduidelijk was hoe vaak dwergsterrenstelsels zo'n zwart gat bevatten. Zwarte gaten zijn doorgaans alleen waarneembaar wanneer ze gas en stof uit hun omgeving opslokken. De materie die zich rond het zwarte gat verzamelt wordt daarbij extreem heet en gaat fel stralen. Het probleem is echter dat groeiende zwarte gaten niet de enige objecten zijn die hoogenergetische straling uitzenden: jonge, pasgeboren sterren doen dat ook. Om die twee soorten objecten uit elkaar te houden, maken astronomen gebruik van diagnostische tests die zijn gebaseerd op specifieke kenmerken in het spectrum van een sterrenstelsel. Onderzoek onder leiding van Mugdha Polimera en Sheila Kannappan (beiden van UNC) heeft nu laten zien dat sommige sterrenstelsels gemengde signalen afgeven: twee van de tests geven aan dat ze 'groeiende' zwarte gaten bevatten, terwijl een derde test alleen op stervorming duidt. Bij voorgaande onderzoeken werden dit soort dubbelzinnige gevallen simpelweg uit de statistieken verwijderd, maar Kannappan vermoedde dat juist die derde, soms ambivalente test bij dwergsterrenstelsels, die weinig elementen zwaarder dan helium bevatten en in hoog tempo nieuwe sterren vormen, de meest gevoelige is. Dit vermoeden werd bevestigd met computersimulaties door Chris Richardson van Elon University. De simulaties laten zien dat de resultaten van de 'gemengde signalen'-test precies overeenkomen met wat theoretisch wordt verwacht voor een sterren-vormend dwergstelsel dat een groeiend, zwaar zwart gat bevat. Naar aanleiding van dit resultaat startte Polimera een nieuwe telling van groeiende zwarte gaten onder duizenden sterrenstelsel van uiteenlopende afmetingen. Daarbij maakte ze gebruik van eerder gepubliceerde gegevens van twee surveys op ultraviolette en radio-golflengten die geknipt zijn voor het onderzoeken van stervorming. En anders dan de meeste andere astronomische surveys, lag daarbij niet de nadruk op grote, heldere sterrenstelsels, maar zijn ook de talrijke dwergsterrenstelsels geïnventariseerd. Toen ze de complete telling onder de loep nam, ontdekte Polimera dat het nieuwe type groeiende zwarte gaten bijna altijd in dwergsterrenstelsels opdook: meer dan tachtig procent van alle groeiende zwarte gaten die ze in de kleine sterrenstelsels aantrof behoorde tot deze categorie. Omdat het resultaat te mooi om waar te zijn leek, hebben de astronomen nog uitgebreid onderzocht of de straling van de stelsels niet tóch door stervorming kan zijn veroorzaakt. Maar uiteindelijk konden ze niet anders dan concluderen dat het om een grote populatie van zwarte gaten in dwergsterrenstelsels gaat. (EE)
→ Astronomers find hidden trove of massive black holes

19 mei 2022
Nieuw onderzoek wijst erop dat twee diffuse sterrenstelsels die bijzonder weinig donkere materie – de meest voorkomende materie in het heelal – lijken te bevatten het gevolg zijn van een intergalactische botsing (Nature, 18 mei). In 2018 en 2019 maakte een team onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum (Yale Universiteit) de ontdekking bekend van twee diffuse sterrenstelsels – DF2 en DF4 genaamd – die weinig of geen donkere materie bleken te bevatten. De bekendmaking leidde tot verhitte discussies, omdat astronomen ervan overtuigd zijn dat donkere materie een cruciaal ingrediënt is voor de vorming van sterrenstelsels. Uitgewoed zijn de discussies nog zeker niet. Maar wat tot nu toe een beetje onderbelicht is gebleven, is hoezeer DF2 en DF4 op elkaar lijken. Ze zijn ongeveer even groot, even helder en hebben dezelfde vorm. Ook bevatten beide een vreemde populatie van zeer heldere bolvormige sterrenhopen. Daarbij komt nog dat ze zich in de nabijheid bevinden van het heldere elliptische sterrenstelsel NGC 1052. In hun meest recente Nature-publicatie suggereren Van Dokkum en zijn medewerkers dat DF2 en DF4 niet alleen als twee druppels water op elkaar lijken, maar ook bij een en dezelfde gebeurtenis zijn ontstaan. Gek is die gedachte niet: vorig jaar hebben Koreaanse onderzoekers door middel van computersimulaties al laten zien dat bij een botsing tussen sterrenstelsels inderdaad vreemde ‘eenden’ als DF2 en DF4 kunnen ontstaan. Daarop voortbordurend hebben Van Dokkum en zijn team, aan de hand van de huidige snelheden en posities van de twee sterrenstelsels, gereconstrueerd waar en wanneer hun paden zich kunnen hebben gekruist. Daarbij zijn ze tot een scenario gekomen waarbij een klein satellietstelsel van NGC 1052 ongeveer 8 miljard jaar geleden in botsing is gekomen met een passerend sterrenstelsel. Bij deze botsing zou de donkere materie uit de sterrenstelsels zijn ontsnapt, en werd het uit normale materie bestaande gas in de stelsels afgeremd. Dat gas reeg zich vervolgens aaneen tot een snoer van klonters die onder invloed van hun eigen zwaartekracht ineenstortten en nieuwe sterrenstelsels vormden – exclusief de verloren gegane donkere materie. Volgens dit scenario zouden zich tussen DF2 en DF4 nog meer sterrenstelsels zonder donkere materie kunnen ophouden. En aan de uiteinden van het hypothetische snoer zouden zich dan mogelijk sterrenstelsels bevinden die juist een overdaad aan donkere materie bevatten. Ter verificatie heeft het team de catalogus van sterrenstelsels rond NGC 1052 doorzocht en daarbij naast DF2 en DF4 nog negen sterrenstelsels gevonden. Twee daarvan, RCP 32 en DF7, zouden inderdaad restanten van de oorspronkelijke botsing kunnen zijn. Nader onderzoek zal moeten uitwijzen of het intrigerende snoer van sterrenstelsels bij NGC 1052 inderdaad een gemeenschappelijke oorsprong heeft. Van Dokkum en collega’s zijn van plan om vervolgwaarnemingen te doen met de Europese Very Large Telescope in Chili en de Hubble-ruimtetelescoop. Zo kunnen ze de snelheden en afstanden van de stelsels meten en ook nagaan of ze, net als DF2 en DF4, allemaal heldere bolvormige sterrenhopen bevatten. Ook hoopt het team de kans te krijgen om – met de nieuwe Webb-ruimtetelescoop – de massa’s van RCP 32 en DF7 te bepalen. (EE)
→ A Cosmic Collision Could Have Made Two Dark Matter–Less Galaxies

18 mei 2022
Met behulp van een geavanceerde spectrograaf, en een beetje hulp van Moeder Natuur, is het astronomen gelukt om een kijkje te nemen in twee galactische kraamkamers in het jonge heelal (Nature, 18 mei). Na de oerknal, zo’n 13,8 miljard jaar geleden, was het heelal gevuld met enorme wolken van neutraal diffuus gas die Damped Lyman-α systems of kortweg DLA’s worden genoemd. Deze wolken fungeerden als galactische kraamkamers, waarin de gassen geleidelijk condenseerden tot sterren en sterrenstelsels. Het opsporen van DLA’s is een lastige klus, omdat deze gaswolken heel diffuus zijn en van zichzelf geen licht uitstralen. Om dit probleem te omzeilen maken astronomen vaak gebruik van quasars – de extreem heldere kernen van verre sterrenstelsels – die ‘van achteren’ door het gas heen schijnen. Op die manier kunnen zijn inderdaad DLA’s opgespoord, maar omdat de lichtbundels van quasars relatief smal zijn, kan zo niet gemakkelijk de totale omvang en massa van de gaswolk worden bepaald. Dankzij een gelukkig toeval is het Rongmon Bordoloi van North Carolina State University en John O'Meara, hoofdwetenschapper van de Keck-sterrenwacht op Hawaï nu toch gelukt om twee van deze verre gaswolken, en de daarin aanwezige sterrenstelsels, in kaart te brengen. Ze hebben daarbij gebruik kunnen maken van de lenswerking van een massarijke cluster van nabijere sterrenstelsels. Deze ‘zwaartekrachtlens’ buigt het licht van de verre sterrenstelsels zodanig af dat er een vergroot en versterkt beeld ontstaat. Bordoloi en O'Meara hebben de aldus versterkte beelden onderzocht met de Keck Cosmic Web Imager. Dat is een zogeheten integraal-veldspectrograaf – een instrument waarmee het spectrum kan worden verkregen van elke pixel binnen het beeldveld van de telescoop. Daarmee konden de onderzoekers niet alleen de omvang van de DLA’s bepalen, maar ook vaststellen dat beide een (jong) sterrenstelsel bevatten. De twee galactische kraamkamers zijn enorm groot: ze hebben diameters van meer dan 56.000 lichtjaar. Dat is driemaal zo groot als de toenmalige sterrenstelsels. Maar het meest opvallende is misschien nog wel dat de gaswolken zoveel op elkaar lijken. Ze vertonen dezelfde structuur en bevatten voldoende gas voor de vorming van een nieuwe generatie van sterren. (EE)
→ Researchers use galaxy as a ‘cosmic telescope’ to study heart of the young universe

17 mei 2022
Vroeg in de geschiedenis van het heelal produceerden de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels veel vaker en veel hevigere winden dan de superzware zwarte gaten die nu – zo’n 13 miljard jaar later – in de huidige sterrenstelsels worden waargenomen. Dat blijkt uit onderzoek onder leiding van drie astronomen van het Italiaans Nationaal Instituut voor Astrofysica in Triëst (Nature, 13 mei). Het onderzoek is gebaseerd op waarnemingen van dertig quasars met de Europese Very Large Telescope (VLT) in het noorden van Chili. Quasars zijn extreem heldere, puntvormige bronnen in de kernen van verre sterrenstelsels. Het intense licht dat deze objecten uitzenden wordt veroorzaakt door superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels, die materie uit hun omgeving opslokken. Als gevolg daarvan stoten ze materie uit met snelheden tot 17 procent van de lichtsnelheid en pompen ze enorme hoeveelheden enerhie in hun gaststelsels. Het licht van de onderzochte quasars heeft er dermate lang over gedaan om ons te bereiken, dat we ze waarnemen zoals ze eruitzagen toen het heelal tussen de 500 miljoen en 1 miljard jaar oud was. Ongeveer de helft van deze quasars vertonen winden die tot wel twintig keer krachtiger zijn dan de winden van nabijere quasars, die actief waren toen het heelal ongeveer 4 miljard jaar oud was. De waarnemingen laten zien dat de superzware zwarte gaten in het jonge heelal veel sneller groeiden dan hun gaststelsels, terwijl de groei van zwarte gaten en sterrenstelsels in het lokale heelal ongeveer gelijk opgaat. Volgens de astronomen impliceert dit dat er op een bepaald moment in het heelal een mechanisme in werking moet zijn getreden dat de groei van zwarte gaten afremt. Dat mechanisme lijkt de door de superzware zwarte gaten zelf uitgestoten energie te zijn geweest. Deze zette een rem op de toevoer van materie, waardoor de ‘groei’ van de zware gaten werd vertraagd. (EE)
→ Black hole winds are no longer as they used to be

5 mei 2022
Op de plek waar negen jaar geleden een supernova-explosie te zien was, hebben astronomen een ster ontdekt die in het felle licht van de supernova onopgemerkt was gebleven. De ontdekking is een primeur voor een bepaald type supernova – eentje waarbij de ster al vóór de explosie zijn buitenste gaslaag verliest. Voordat ze als supernova exploderen vertonen zware sterren doorgaans een gelaagde structuur, vergelijkbaar met die van een ui. De buitenste laag van zo’n ster is normaal gesproken rijk aan waterstof, dus als er in de nasleep van de explosie geen waterstof wordt aangetroffen, betekent dit dat de ster deze al vóór de explosie was kwijtgeraakt. De oorzaak van dit waterstofverlies was een mysterie, maar nieuwe waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop, door een team onder leiding van Ori Fox van het Space Telescope Science Institute in Baltimore (VS), bieden mogelijk uitkomst. Ze laten zien dat het verdwenen waterstof voor de explosie naar een begeleidende ster kan zijn overgeheveld. Fox en zijn team gebruikten de Wide Field Camera 3 van de Hubble-ruimtetelescoop om de omgeving van supernova SN 2013ge te onderzoeken in ultraviolet licht. Daarnaast hebben ze oudere Hubble-opnamen bestudeerd. Op de beelden zagen de astronomen het licht van de supernova tussen 2016 en 2020 vervagen, maar tegelijkertijd dook op bijna dezelfde plek een bron van ultraviolet licht op die zijn helderheid behield. Volgens de onderzoekers is dat een begeleider van de ontplofte ster. Op eerdere Hubble-beelden van SN 2013ge waren twee pieken in de uv-straling van de explosie te zien in plaats van één, zoals bij de meeste supernova’s. Volgens Fox is de eerste piek veroorzaakt door de supernova-explosie zelf en is de tweede ontstaan op het moment dat de schokgolf van de explosie de begeleidende ster bereikte. De recente Hubble-waarnemingen laten zien dat deze ster weliswaar flink is opgeschud, maar dat hij niet is vernietigd. Het betreft een zware ster die uiteindelijk zelf ook een supernova-explosie zal ondergaan. Van zijn voormalige metgezel resteert nu waarschijnlijk slechts een compact restant, in de vorm van een neutronenster of zwart gat. Fox en zijn medewerkers willen nu met de Hubble-ruimtetelescoop gaan speuren naar meer voorbeelden van supernova-explosies waarbij een begeleidende ster betrokken was. Vooralsnog zien ze in hun ontdekking steun voor het al bestaande vermoeden dat de meeste zware sterren als dubbelsterren ontstaan en evolueren. (EE)
→ Hubble Reveals Surviving Companion Star in Aftermath of Supernova

25 april 2022
Nieuwe gegevens van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) wijzen erop dat sterrenstelsels die een zogeheten starburst – een ‘geboortegolf’ van sterren – hebben doorgemaakt hun gas niet uitstoten, maar juist vasthouden. Vreemd genoeg gebruiken de sterrenstelsels dat materiaal niet voor de productie van meer sterren (The Astrophysical Journal, 25 april). In de meeste sterrenstelsels is gas min of meer op dezelfde manier verdeeld als het sterlicht. Maar bij post-starburststelsels (PSBs) is dat anders. PSBs verschillen van andere sterrenstelsels omdat ze zijn ontstaan in de nasleep van fusies tussen sterrenstelsels. Zo’n samensmelting van stelsels resulteert doorgaans in een enorme opleving van de stervormingsactiviteit, maar bij PSBs komt daar al snel een einde aan. Daarom dachten astronomen tot nu toe dat er in de kernen van deze stelsels simpelweg geen ‘brandstof’ voor de vorming van nieuwe sterren meer te vinden is. De hele voorraad aan moleculair gas zou onder invloed van sterrenwinden en de jets van zwarte gaten de ruimte in zijn geblazen. De nieuwe gegevens weerleggen deze theorie. Met ALMA zijn aanzienlijke hoeveelheden gas binnen de sterrenstelsels ontdekt, en dat overgebleven gas is zelfs sterk geconcentreerd. Desondanks ontstaan er in deze gaswolken relatief weinig sterren. Een andere opvallende eigenschap van het gas is dat het verrassend turbulent is. Volgens hoofdonderzoeker Adam Smercina van de Universiteit van Washington (VS) is het denkbaar dat de stervorming in de onderzochte stelsels door de turbulenties wordt geremd, net zoals een harde wind een vuur(tje) kan doven. Maar stervorming kan ook worden versterkt door turbulentie, net zoals wind vlammen kan aanwakkeren. De grote vraag is nu hoe deze turbulentie is ontstaan en hoe zij bijdraagt aan het stilleggen van de stervormingsactiviteit. Een definitief antwoord hebben de astronomen nog niet. Maar het is denkbaar dat de energie voor de turbulentie wordt geleverd door de hete accretieschijven rond de superzware zwarte gaten in de centra van de slapende sterrenstelsels. (EE)
→ Scientists Find Elusive Gas From Post-starburst Galaxies Hiding in Plain Sight

25 april 2022
Een team van astrofysici van Northwestern University (VS) heeft een nieuw model gepresenteerd voor een bijzondere klasse van kosmische explosies: de FBOTs – een afkorting die staat voor Fast Blue Optical Transients. Volgens de wetenschappers zou de oorsprong van deze extreem heldere en hete objecten kunnen liggen bij de afkoelende cocons rond de ‘jets’ van stervende sterren. Als een zware ster ineenstort, kan hij twee bundels van materie uitstoten die bijna de snelheid van het licht bereiken. Deze energierijke bundels komen in botsing met de instortende lagen van de stervende ster waardoor zich een cocon om de jet vormt. Het nieuwe model laat zien dat naarmate de jet de cocon verder naar buiten duwt - weg van de kern van de instortende ster - deze afkoelt. De hitte die daarbij vrijkomt, vertoont op optische golflengten een opvallend blauwe gloed (vandaar de ‘B’ in FBOTs). FBOTs zijn supernova-achtige explosies die aanvankelijk op zichtbare golflengten werden waargenomen. De eerste werd in 2018 opgemerkt en voorlopig is de teller blijven steken bij vijf. Dat er zo weinig FBOTs worden opgemerkt, komt doordat ze zo kort duren: ze bereiken binnen enkele dagen hun piekhelderheid en doven dan snel uit – veel sneller dan ‘gewone’ supernova’s. Na de ontdekking van de eerste FBOT vroegen astrofysici zich af of de mysterieuze explosies wellicht verband hielden met een andere klasse van explosieve verschijnselen: de gammaflitsen. Gammaflitsen zijn de hevigste en helderste explosies die we kennen, en ook zij worden in verband gebracht met stervende sterren. Beide zijn van korte duur en stoten jets van energierijke deeltjes uit. Maar opvallend genoeg bevatten de sterren die een gammaflits produceren geen waterstof, terwijl FBOTs juist waterstofrijk zijn. Het nieuwe model biedt een verklaring voor dit verschil. De meeste waterstof in een waterstofrijke ster bevindt zich in diens buitenste schil – een laag die dermate dik is dat de jet er niet doorheen komt. De jet zal de ster dus nooit echt kunnen verlaten, en dat is de reden waarom er geen gammaflits optreedt. De verpieterende jet draagt echter al zijn energie over aan de cocon – de enige component die wél aan de ster kan ontsnappen. De cocon, die waterstof bevat, zou dan de bron van het karakteristieke FBOT-licht zijn. FBOTs zenden niet alleen helder zichtbaar licht uit, maar ook radio- en röntgenstraling. Ook dat kan het model verklaren. Wanneer de cocon in aanraking komt met het dicht gas rond de ster, warmt dit gas op en zendt het radiostraling uit. En wanneer de cocon maar ver genoeg is uitgedijd, kan ook de röntgenstraling ontsnappen die wordt uitgezonden door de ziedend hete materie rond het zwarte gat dat uit de ineenstortende ster is ontstaan. (EE)
→ Dying stars’ cocoons might explain fast blue optical transients

14 april 2022
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van astrofysici van het Niels Bohr-Instituut van de Universiteit van Kopenhagen en de Technische Universiteit van Denemarken heeft – met behulp van archiefopnamen van de Hubble-ruimtetelescoop – een ver object ontdekt met eigenschappen die het midden houden tussen die van een sterrenstelsel en die van een zogeheten quasar. Het object, dat 750 miljoen jaar na de oerknal is ontstaan, zou de voorloper kunnen zijn van een superzwaar zwart gat (Nature, 13 april). De ontdekking van het verre object, dat de aanduiding GNz7q heeft gekregen, houdt verband met een specifiek type quasars. Quasars, ook wel quasi-stellaire objecten genoemd, zijn extreem heldere objecten die zich – zoals opnamen van de Hubble-ruimtetelescoop en andere geavanceerde telescopen hebben laten zien – in de centra van sterrenstelsels bevinden. In het geval van GNz7q is dat een actief sterrenstelsel dat in een 1600 keer zo hoog tempo nieuwe sterren produceert als ons eigen Melkwegstelsel. De gevormde sterren genereren en verwarmen op hun beurt weer kosmisch stof, waardoor het stelsel een sterke bron van infraroodstraling is. De afgelopen jaren is gebleken dat heldere quasars worden aangedreven door superzware zwarte gaten die miljoenen tot miljarden keren zoveel massa hebben als onze zon, en zijn omgeven door enorme hoeveelheden gas. Terwijl dit gas naar het zwarte gat toe stroomt, wordt het door wrijving verhit en gaat het fel stralen. Theoretici hadden al voorspeld dat deze superzware zwarte gaten hun bestaan beginnen in de in stof gehulde kernen van actieve sterrenstelsels, om vervolgens het omringende gas en stof te verdrijven en tevoorschijn te komen als extreem heldere quasars. Hoewel uiterst zeldzaam, zijn in het vroege heelal inderdaad zowel sterren-vormende sterrenstelsels als heldere quasars waargenomen. De onderzoekers denken nu dat GNz7q weleens de ontbrekende schakel tussen beide soorten objecten zou kunnen zijn. GNz7q vertoont namelijk zowel kenmerken van een stofrijk sterren-vormend sterrenstelsel als die van een quasar waarvan het licht door stof is ‘roodverkleurd’. Ook mist GNz7q kenmerken die gewoonlijk bij normale zeer heldere quasars te zien zijn, zoals de intense röntgenstraling van het gas dat zich rond een superzwaar zwart gat verzamelt. Dit komt waarschijnlijk doordat het zwarte gat in GNz7q nog in een vroege ontwikkelingsfase verkeert. (EE)
→ Breaking news from the dawn of the universe

7 april 2022
Een internationaal team van astronomen heeft het verste astronomische object ooit ontdekt. Het sterrenstelsel, dat de naam HD1 heeft gekregen, is zo’n 13,5 miljard lichtjaar van ons verwijderd. Vanwege de enorme afstand is het nog niet precies duidelijk wat voor type sterrenstelsel het is (Astrophysical Journal & Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, 7 april). HD1 is extreem helder in ultraviolet licht. Om dit te verklaren moeten daar energetische processen aan de gang zijn, of beter gezegd: moeten die daar miljarden jaren geleden hebben plaatsgevonden. In eerste instantie gingen de onderzoekers ervan uit dat HD1 een zogeheten starburststelsel was: een sterrenstelsel dat in hoog tempo sterren aanmaakt. Maar toen ze berekenden hoeveel sterren HD1 dan zou moeten produceren, kwamen ze uit op het ongelooflijk hoge aantal van meer dan honderd sterren per jaar. Dat is minstens tien keer hoger dan wat voor sterrenstelsels van dit type wordt verwacht. Daarom vermoeden de astronomen nu dat HD1 wellicht geen normale, alledaagse sterren vormt, maar zogeheten populatie III-sterren - de allereerste sterren die in het heelal zijn gevormd en die vermoedelijk zwaarder, helderder en heter waren dan de huidige sterren. Als de sterren die zich in HD1 hebben gevormd inderdaad populatie III-sterren zijn, laten de eigenschappen van het stelsel zich gemakkelijker begrijpen. Populatie III-sterren kunnen meer uv-licht produceren dan normale sterren, wat de uitzonderlijk grote ultraviolette helderheid van HD1 zou verklaren. Maar de extreme helderheid van het ontdekte sterrenstelsel kan ook te danken zijn aan een superzwaar zwart gat in zijn centrum. In de omgeving van een zwart gat dat enorme hoeveelheden gas opslokt, worden grote hoeveelheden energierijke fotonen geproduceerd. Mocht dit inderdaad de verklaring zijn, dan zou het zwarte gat in HD1 veruit het vroegste superzware zwarte gat zijn dat tot nu toe is opgespoord. Deze kolos moet dan wel ongekend snel zijn ‘gegroeid’. HD1 werd ontdekt na meer dan 1200 uur waarnemen met de Subaru-telescoop op Hawaï, de Europese VISTA-telescoop in Chili, de Britse infraroodtelescoop UKIRT op Hawaï en de Spitzer-ruimtetelescoop. Na de ontdekking hebben de astronomen vervolgwaarnemingen gedaan met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) om de enorme afstand van het stelsel, dat 100 miljoen verder weg lijkt te staan dan de vorige recordhouder (GN-z11), te bevestigen. De astronomen zullen HD1 binnenkort opnieuw waarnemen met de Webb-ruimtetelescoop om zijn afstand nader te preciseren. Pas als de nu gepubliceerde berekeningen ook deze test hebben doorstaan, zal HD1 definitief de nieuwe houder van het kosmische afstandsrecord zijn. (EE)
→ Scientists have spotted the farthest galaxy ever

4 april 2022
Het heelal bevatte de eerste paar miljard jaar na de oerknal veel meer zogeheten starburststelsels dan de modellen voorspellen. Maar liefst zestig tot negentig procent van de sterren blijkt in het vroege heelal geproduceerd te zijn door sterrenstelsels die een groeispurt ondergaan. Dat laat een door Groningse astronomen geleide analyse van meer dan 20.000 verre sterrenstelsels zien. Het team publiceert zijn bevindingen binnenkort in The Astrophysical Journal. Starburststelsels produceren in relatief korte tijd veel meer sterren dan normaal. Zo’n stellaire groeispurt duurt 10 tot 100 miljoen jaar. Sterrenstelsels bestaan vaak miljarden jaren en kunnen meerdere groeispurts ondergaan. Om een groeispurt op gang te brengen, moet er een plotselinge toevloed van gas plaatsvinden, want anders raken de ‘bouwstenen’ voor nieuwe sterren snel op. Deze toevloed van gas kan bijvoorbeeld ontstaan als twee sterrenstelsels dicht bij elkaar in de buurt komen. Een onderzoeksteam onder leiding van Pierluigi Rinaldi, promovendus aan de Rijksuniversiteit Groningen, bestudeerde de gegevens van meer dan 20.000 verre sterrenstelsels. Deze gegevens zijn de afgelopen jaren verzameld met de Hubble-ruimtetelescoop, het MUSE-instrument van de Europese Very Large Telescope in Chili en de Spitzer-ruimtetelescoop. De telescopen keken zo ver terug in de tijd dat de onderzoekers sterrenstelsels konden bestuderen die 11 tot 13 miljard jaar geleden zijn ontstaan. Uit de analyse blijkt dat in de eerste paar miljard jaar na de oerknal (13,7 miljard jaar geleden) zo’n twintig tot veertig procent van alle stervormende sterrenstelsels uit starburststelsels bestond. Deze sterrenstelsels waren goed voor zestig tot negentig procent van de nieuwe aanwas aan sterren. Ter vergelijking: nu is het heelal een stuk rustiger en ontstaat maar zo’n tien procent van de nieuwe sterren in starburststelsels. De analyse laat verder zien dat groeispurts bij kleinere sterrenstelsels vaker voorkomen dan bij grotere stelsels. Het lijkt er zelfs op dat veel kleine starburststelsels door de telescopen zijn vastgelegd juist op het moment dat ze zich aan het vormen zijn. ‘In die zin kun je het wel wat vergelijken met de groeispurt bij de mens. Die is ook het sterkst in de babytijd’, aldus Rinaldi. De resultaten kwamen als een verrassing, omdat starburststelsels tot voor kort als ongewoon en van ondergeschikt belang werden beschouwd voor het ontstaan en de groei van sterrenstelsels. ‘Zelfs de nieuwste en meest verfijnde modellen voor de vorming van sterrenstelsels hadden dit niet voorspeld’, aldus Rinaldi. ‘Waarschijnlijk spelen de natuurkundige processen die de stervorming aandrijven op een te kleine schaal voor de modellen.’
→ Oorspronkelijk persbericht

30 maart 2022
De Hubble-ruimtetelescoop heeft een bijzonder record gevestigd: hij heeft het licht gedetecteerd van een ster die al bestond toen het heelal nog maar ongeveer een miljard jaar oud was. Daarmee is het de verste individuele ster die tot nu toe is waargenomen (Nature, 30 maart). De ontdekking is een enorme sprong verder terug in de tijd ten opzichte van de vorige recordhouder, die in 2018 door Hubble is opgespoord. Die ster bestond toen het heelal ongeveer vier miljard jaar oud was. De nu ontdekte ster, die de naam Earendel heeft gekregen, staat zo ver weg dat zijn licht er 12,9 miljard jaar over heeft gedaan om de aarde te bereiken. Hierdoor zien we hem zoals hij er uitzag toen het heelal nog maar zeven procent van zijn huidige leeftijd had. De kleinste objecten die eerder op zo’n grote afstand zijn waargenomen, zijn sterrenhopen die deel uitmaken van vroege sterrenstelsels. Dat de ruimtetelescoop de ster heeft kunnen ontdekken, berust op toeval. Normaal gesproken zien zelfs complete sterrenstelsels er op deze afstand uit als kleine veegjes waarin geen afzonderlijke sterren kunnen worden onderscheiden. Maar het sterrenstelsel waar Earendel deel van uitmaakt is door het gravitatielenseffect uitvergroot en vervormd tot een lange boog. Bij nadere inspectie van deze boog viel een extreem uitvergrote ster op: Earendel dus. De naam komt uit het oud-Engels en betekent ‘morgenster’. Zijn ontdekkers schatten dat de ster vijftig keer zoveel massa heeft als onze zon en miljoenen keren zo helder is. Daarmee is hij vergelijkbaar met de zwaarste sterren die we kennen. Zelfs zo’n grote heldere ster zou op deze afstand onmogelijk te zien zijn zonder de hulp van een grote cluster van sterrenstelsels, die tussen ons en hem in staat. Met zijn grote massa vervormt deze cluster de ruimte op een zodanige manier dat hij als een enorme ‘lens’ fungeert, die het licht van verre achtergrondobjecten vervormt en versterkt. Het feit dat de cluster en Earendel van ons uit gezien toevallig op één lijn staan zorgt ervoor dat de ster maximaal wordt uitvergroot en boven de gemiddelde gloed van zijn moederstelsel uitspringt. Zijn helderheid is met een factor duizend of meer versterkt. Astronomen verwachten dat Earendel nog jaren sterk vergroot zal blijven. Dat biedt de mogelijkheid om hem ook te bekijken met de nieuwe Webb-ruimtetelescoop. (EE)
→ Hubble Spots Farthest Star Ever Seen

29 maart 2022
Met behulp van gegevens van de VISTA survey of the Magellanic Clouds system (VMC) hebben astronomen van het Leibniz-Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP) de baanbewegingen van sterren in het centrale deel van de Grote Magelhaense Wolk in kaart gebracht. Daarbij hebben ze aangetoond dat deze sterren langwerpige in plaats van cirkelvormig banen doorlopen (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 29 maart). De Grote Magelhaense Wolk is de grootste en helderste ‘satelliet’ van ons Melkwegstelsel. Hij is rijk aan sterren van sterk uiteenlopende leeftijden en word gekenmerkt door een enkelvoudige spiraalarm en een stellaire balkstructuur die niet precies gecentreerd is. Dergelijke ‘balken’ komen in veel spiraalvormige sterrenstelsels voor – óók in het Melkwegstelsel. Vermoed wordt dat ze ontstaan door kleine verstoringen die ertoe leiden dat de omloopbanen van sterren in het centrale deel van het sterrenstelsel geleidelijk langwerpiger worden. Een bijzonder type van deze banen zijn die welke zijn uitgelijnd met de hoofdas van de balk. Ze worden beschouwd als de ‘ruggengraat’ van de balk en helpen deze in stand te houden. Met behulp van de VISTA-telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili hebben de astronomen deze banen nu voor het eerst ontdekt in de balk van de Grote Magelhaense Wolk. Dat is gebeurd in het kader van een langlopend onderzoeksproject, uitgevoerd tussen 2010 en 2018, dat tot doel heeft de stellaire inhoud en dynamica van de Grote Magelhaense Wolk en zijn kleinere soortgenoot, de Kleine Magelhaense Wolk, te bestuderen. Voor dit doel hebben de astronomen een geavanceerde methode ontwikkeld om de eigenbewegingen van sterpopulaties binnen de beide Magelhaense Wolken nauwkeurig te bepalen. Ze hebben deze methode toegepast op de centrale delen van de Grote Magelhaense Wolk, en aan de hand daarvan gedetailleerde ‘snelheidskaarten’ van de lokale sterpopulatie gemaakt. Tot verbazing van de onderzoekers zijn op deze kaarten sterbewegingen te zien die de structuur en oriëntatie van de centrale balk van het stelsel volgen. Dankzij hun relatief geringe afstand van 163.000 lichtjaar zijn met telescopen zoals VISTA afzonderlijke sterren waarneembaar binnen de Magelhaense Wolken. Tot nu toe kon van deze sterren echter alleen de snelheidscomponent langs de gezichtslijn (d.w.z. naar ons toe of van ons weg) worden gemeten. Om de volledige driedimensionale snelheden van de sterren te kunnen bepalen, moeten echter ook hun uiterst geringe bewegingen in het hemelvlak bekend zijn. Deze laatste worden verkregen door dezelfde sterren verspreid over een lange periode herhaaldelijk waar te nemen. Hun verplaatsingen worden dan gemeten ten opzichte van (schijnbaar) naastgelegen vergelijkingsobjecten, zoals heel verre sterrenstelsels, waarvan kan worden aangenomen dat zij, gezien hun grote afstanden, geen eigenbeweging vertonen. De Magelhaense Wolken zijn momenteel de enige sterrenstelsels waarbij de eigenbewegingen van afzonderlijke sterren te zien zijn. In totaal heeft het negen jaar gekost om genoeg beelden te verzamelen om deze kleine verplaatsingen te kunnen meten. (EE)
→ Stellar motions reveal backbone of the Large Magellanic Cloud

26 maart 2022
De zwakke ringen van radiostraling die recent rond verre sterrenstelsels zijn ontdekt, zouden een teken kunnen zijn van ingrijpende gebeurtenissen in de evolutie van deze stelsels. Maar het fijne weten astronomen er nog niet van (Sky&Telescope, 26 maart). ‘Vreemde radiocirkels’, alias ORC’s, zijn spookachtige ringen van radiostraling die pas vorig jaar voor het eerst zijn opgemerkt. Ze blijken vrij zeldzaam te zijn: tot nu toe zijn er nog maar een handjevol van gezien. Elk van deze zwakke cirkels is meer dan een miljoen lichtjaar groot en omspant meerdere sterrenstelsels. Geen van deze stelsels zendt iets anders uit dan radiogolven. In een nieuwe studie die in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zal worden gepubliceerd, doet een team onder leiding van Ray Norris (Western Sydney University, Australië) – de ontdekker van de eerste ORC – verslag van waarnemingen van deze radiocirkel met de grote MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika. Met zijn 64 onderling verbonden schotelantennes heeft MeerKAT een ongekend scherpe opname van ORC 1 gemaakt. Met behulp van de nieuwe gegevens hebben Norris en zijn collega’s overtuigend kunnen aantonen dat ORC 1 zich ver buiten ons Melkwegstelsel bevindt – iets wat tot nu toe niet vaststond. Uit archiefbeelden blijkt namelijk dat de vreemde radiocirkel precies samenvalt met een groot elliptisch sterrenstelsel. Dit stelsel heeft een superzwaar zwart gat in zijn centrum dat gas opslokt en tevens een bron van radiostraling is. Volgens de astronomen is dit sterrenstelsel waarschijnlijk de bron van de veel grotere ORC 1-cirkel. Het is mogelijk dat het centrale zwarte gat in de kern van dit sterrenstelsel het product is van een botsing tussen twee kleinere zwarte gaten. Daarbij zou een schokgolf zijn ontstaan die zich een weg baant door omringend gas. Een andere mogelijke verklaring die Norris en zijn team aandragen is dat er in het sterrenstelsel een ‘starburst’ heeft plaatsgevonden – een grote ‘geboortegolf’ waarbij miljoenen nieuwe sterren zijn ontstaan. De ‘wind’ van deeltjes en het gas die deze sterren uitstoten zou eveneens een schokgolf kunnen veroorzaken. Wat de schokgolf of wind ook heeft aangewakkerd, hij lijkt inmiddels zo ver te zijn uitgedijd dat hij zo goed als transparant is geworden – net als een zeepbel. Hierdoor vallen alleen de randen van de ORC op. De boogstructuren binnen deze schil zouden het gevolg kunnen zijn van interacties met naburige sterrenstelsels. Geschat wordt dat de waarschijnlijk nog steeds uitdijende schil ruwweg 100 miljoen jaar geleden is ontstaan. (EE)
→ New Image Reveals Possible Origins of ‘Odd Radio Circles’

9 maart 2022
Wetenschappers hebben een plausibele verklaring voor het feit dat een van de zwaarste zwartegatenparen die tot nu toe via zwaartekrachtgolven zijn waargenomen, in een niet-cirkelvormige baan leken samen te smelten. De oorzaak wordt gezocht in de reusachtige gasschijf rond een superzwaar zwart gat (Nature, 9 maart). Zwarte gaten behoren tot de meest fascinerende objecten in het heelal, maar onze kennis erover is nog beperkt - vooral omdat ze geen licht uitzenden. Tot een paar jaar geleden was licht onze belangrijkste bron van kennis over ons heelal en zijn zwarte gaten, totdat de Amerikaanse LIGO-detector in 2015 voor het eerst zwaartekrachtgolven registreerde die afkomstig waren van een samensmelting van twee zwarte gaten. Vier jaar later deed LIGO, inmiddels bijgestaan door zijn Europese tegenhanger Virgo, een onverwachte ontdekking. Het betrof een fusie van twee zwarte gaten die niet alleen zwaarder waren dan mogelijk werd geacht, maar waarbij bovendien een lichtflits was geproduceerd. Uit een analyse van de gebeurtenis, die de aanduiding GW190521 kreeg, bleek bovendien dat de beide zwarte gaten tot aan de samensmelting in niet-cirkelvormige banen om elkaar wentelden. Dat laatste was een verrassing, omdat het uitzenden van zwaartekrachtgolven de zwarte gaten niet alleen dichter bij elkaar brengt, maar ook hun banen cirkelvormiger maakt. Een team onder leiding van Johan Samsing van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen zoekt de oorzaak van het afwijkende karakter van GW190521 nu in de omgeving waarin de twee samensmeltende zwarte gaten zich bevonden. Ze zouden zich hebben bevonden in de platte schijf van gas rond het miljoenen malen zwaardere zwarte gat in het centrum van hun sterrenstelsel. In de omgeving van zo’n superzwaar zwart gat kan het wemelen van de kleinere zwarte gaten die als biljartballen ‘rondstuiteren’. Dat leidt tot frequente ontmoetingen tussen zwarte gaten, waarbij ook paarvorming kan optreden. Maar eerdere berekeningen hadden laten zien dat dit bijna nooit leidt tot de vorming van een zwartegatenpaar dat in niet-cirkelvormige banen om elkaar wentelt. Toch was dat precies wat bij GW190521 was waargenomen. Volgens Samsing waren al deze berekeningen gebaseerd op de gedachte dat de interacties tussen de zwarte gaten in drie dimensies plaatsvinden, zoals in de meeste gevallen ook daadwerkelijk lijkt te zijn gebeurd. Maar wat nu als de interacties tussen zwarte gaten zich afspelen in de platte accretieschijf rond een superzwaar zwart gat, die meer op een tweedimensionale omgeving lijkt? De berekeningen van Samsing en zijn team laten zien dat in zo’n platte schijf de kans op het ontstaan van een excentrische fusie van zwarte gaten honderd keer zo groot is. Hierdoor zou ongeveer de helft van alle samensmeltende zwarte gaten excentrische banen volgen. De nieuwe theorie kan ook de grote massa’s van de zwarte gaten van GW190521 verklaren. Deze zouden het gevolg zijn van opeenvolgende fusies binnen de gasschijf. En de lichtflits die bij GW190521 vrijkwam zou afkomstig kunnen zijn geweest van het hete gas in hun omgeving. (EE)
→ Black hole billiards in the centers of galaxies

1 maart 2022
Astronomen hebben mogelijk de ‘supersone knal’ waargenomen van een krachtige explosie die bekendstaat als een kilonova. Deze gebeurtenis is waargenomen bij GW170817: een samensmelting van twee neutronensterren, en het eerste object waarvan zowel zwaartekrachtgolven als elektromagnetische straling (‘licht’) is waargenomen (The Astrophysical Journal Letters, 28 februari). Een kilonova ontstaat wanneer twee om elkaar draaiende neutronensterren naar elkaar toe spiralen en uiteindelijk met elkaar fuseren. Op 17 augustus 2017 registreerden de dectoren LIGO en Virgo zwaartekrachtgolven van zo’n fusie. En tegelijkertijd pikten twee satellieten een uitbarsting van gammastraling op. Sindsdien hebben astronomen tal van telescopen – op aarde en in de ruimte – gebruikt om de nasleep van GW170817 over het hele elektromagnetische spectrum te bestuderen. De enige satelliet die meer dan vier jaar na de oorspronkelijke botsing nog straling van deze gebeurtenis kan waarnemen is de röntgensatelliet Chandra. Onmiddellijk na de LIGO-detectie registreerde Chandra geen röntgenstraling van de bron, maar op 26 augustus kwam daar verandering in. Dat de ‘nul-detectie’ zo snel door een positieve detectie werd gevolgd, bewijst volgens astronomen dat er bij de fusie een smalle bundel of ‘jet’ van energierijke deeltjes is uitgestoten. Astronomen denken dat deze bundel niet recht naar de aarde wijst, zodat Chandra direct na de detectie van de zwaartekrachtgolven geen röntgenstraling opmerkte. Maar mettertijd werd de jet breder doordat deze tegen materiaal in de omgeving van de fuserende neutronensterren botste. Hierdoor kwam er alsnog röntgenstraling van de rand van bundel onze kant op. Sinds 2018 is de door de jet veroorzaakte röntgenstraling steeds zwakker geworden, maar in 2020 kwam daar vrij abrupt een einde aan. Astronomen vermoeden nu dat er op de plek van de neutronensterfusie nog een tweede bron van röntgenstraling aanwezig is. Mogelijk gaat het daarbij om straling die afkomstig is van een schokgolf die door het uitdijende puin van de fusie is veroorzaakt, vergelijkbaar met de supersone knal van een vliegtuig dat door de geluidsbarrière is gegaan. Bij zo’n schok wordt het materiaal dermate heet, dat het röntgenstraling uitzendt. Een alternatieve verklaring is dat de röntgenstraling afkomstig is van materiaal dat naar het zwarte gat dat zich bij de fusie van de neutronensterren heeft gevormd toe valt. Om onderscheid te kunnen maken tussen beide verklaringen, zullen astronomen GW170817 blijven volgen. In het eerste scenario zou het object naar verwachting de komende maanden of jaren een bron van radiostraling moeten worden. In het andere geval zou de röntgenstraling constant moeten blijven of snel moeten afnemen, en ontstaat er geen radio-emissie. (EE)
→ The Unfolding Story of a Kilonova Told in X-rays

25 februari 2022
Gedurende een periode van zeven jaar heeft een internationaal team van wetenschappers meer dan een kwart van de noordelijke hemel in kaart gebracht met behulp van de Low Frequency Array (LOFAR), een pan-Europese radiotelescoop. Het levert een verbluffend gedetailleerd radiobeeld op van meer dan 4,4 miljoen objecten en een zeer dynamisch beeld van ons heelal. Nu deze schat aan gegevens openbaar is gemaakt, kan iedereen de meest exotische wonderen van ons intrigerende heelal in een gloednieuw licht bekijken. De overgrote meerderheid van de objecten bevindt zich op miljarden lichtjaren afstand en bestaat uit sterrenstelsels die enorme zwarte gaten herbergen of uit snelgroeiende nieuwe sterren bestaan. Onder de zeldzamere objecten behoren onder andere botsende groepen van verre sterrenstelsels en opvlammende sterren binnen ons Melkwegstelsel. Dat de kaarten een schat aan nieuwe informatie bevatten, blijkt uit een golf van recente wetenschappelijke publicaties waarin gebruik wordt gemaakt van de radiobeelden. Astronomen van talrijke instituten hebben met deze gegevens allerlei soorten objecten onderzocht. Zo publiceerde het team vandaag de grootste studies ooit van botsende clusters van honderden tot duizenden sterrenstelsels, die nieuwe inzichten bieden in magnetische velden en hoogenergetische deeltjes in de grootste structuren van het heelal. Bij het maken van de kaart zijn geavanceerde algoritmen gebruikt op krachtige computers in heel Europa om 3500 uur aan waarnemingen te verwerken die 8 petabytes aan schijfruimte in beslag nemen - het equivalent van ruwweg 20 000 laptops. Deze gegevens, verreweg de grootste van de LOFAR Two-metre Sky Survey, bevatten ongeveer een miljoen objecten die nog nooit eerder met een telescoop zijn waargenomen en bijna vier miljoen objecten die nieuwe ontdekkingen zijn op radiogolflengten. 
→ Flurry of new discoveries as incredible new image revealing 4.4 million galaxies is made public

23 februari 2022
Een team van astronomen, onder leiding van Caltech, heeft sterke aanwijzingen gevonden dat er in het hart van een sterrenstelsel op 9 miljard lichtjaar afstand twee kolossale zwarte gaten om elkaar wentelen. De twee objecten hebben elk honderden miljoenen keer zoveel massa als onze zon en spiralen geleidelijk naar elkaar toe. Naar verwachting zullen ze over ruwweg 10.000 jaar met elkaar in botsing komen (The Astrophysical Journal Letters, 23 februari). Bovenstaand scenario speelt zich af in de blazar PKS 2131-021 – de actieve kern van een sterrenstelsel. Daar is een superzwaar zwart gat bezig om materie uit zijn omgeving aan te trekken en deels in de vorm van een bundel of ‘jet’ terug de ruimte in te blazen. Bij toeval is de jet van PKS 2131-021 min of meer op de aarde gericht, waardoor deze als een heldere bron van radiostraling waarneembaar is. Uit waarnemingen die de afgelopen 45 jaar met diverse radiotelescopen zijn gedaan blijkt echter dat de helderheid van deze blazar periodieke veranderingen vertoont. Dat wijst erop dat de jet enigszins heen en weer zwiept. De meest voor de hand liggende verklaring daarvoor is dat het zwarte gat dat de jet van radiostraling uitzendt door een nabije soortgenoot aan het schommelen wordt gebracht. Het is niet voor het eerst dat astronomen aanwijzingen hebben gevonden voor het bestaan van zo’n duo om elkaar wentelende zwarte gaten. Ook de blazar OJ 287 vertoont dit gedrag, maar daarbij zijn de twee zwarte gaten wat verder van elkaar verwijderd: ze draaien in ongeveer negen jaar om elkaar, terwijl de omlooptijd van de kolossen in PKS 2131-021 ruwweg twee jaar bedraagt. De meeste, zo niet alle, sterrenstelsels hebben kolossale zwarte gaten in hun kern – ook ons eigen Melkwegstelsel. Wanneer twee sterrenstelsels samensmelten, ‘zinken’ hun zwarte gaten naar het centrum van het nieuwe, grotere sterrenstelsel dat zich daarbij vormt. En naarmate deze zwarte gaten dichter naar elkaar toe spiralen, verstoren zij in toenemende mate het weefsel van ruimte en tijd, en zenden ze zwaartekrachtgolven uit. Voor de detectie van deze zwaartekrachtgolven bestaan weliswaar speciale detectoren zoals LIGO en Virgo. Deze kunnen echter alleen zwaartekrachtgolven detecteren van paren zwarte gaten die slechts enkele tientallen malen zoveel massa hebben als onze zon. De superzware zwarte gaten in de centra van melkwegstelsels produceren zwaartekrachtgolven van veel lagere frequenties die buiten hun bereik vallen. (EE)
→ Colossal Black Holes Locked in Dance at Heart of Galaxy

23 februari 2022
Astronomen hebben mysterieuze radioflitsen waargenomen die afkomstig zijn van een onverwachte bron: een bolvormige sterrenhoop in het sterrenstelsel M81. Het is de dichtstbijzijnde bron van snelle radioflitsen die tot nu toe is gelokaliseerd.Snelle radioflitsen (Engels: fast radio bursts oftewel FRBs) zijn onvoorspelbare, extreem korte flitsen van radiostraling uit de ruimte. Astronomen proberen ze al te begrijpen sinds ze in 2007 voor het eerst werden ontdekt. Elke flits duurt slechts een duizendste van een seconde, maar toch komt daarbij evenveel energie vrij als onze zon in een dag afgeeft. Elke dag zijn er wel enkele honderden flitsen, verspreid over de hele hemel. De meeste komen van ver, uit sterrenstelsels op miljarden lichtjaren van de aarde.In twee artikelen die deze week gelijktijdig in Nature en Nature Astronomy verschijnen, presenteert een internationaal team van astronomen waarnemingen die de oplossing van het mysterie een stap dichterbij brengen, terwijl ze ook nieuwe raadsels opwerpen. Het team wordt geleid door Franz Kirsten (Chalmers, Zweden, en het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON, Nederland) en Kenzie Nimmo (ASTRON en Universiteit van Amsterdam).Het team registreerde repeterende radioflitsen aan de rand van het relatief nabije spiraalvormige sterrenstelsel Messier 81 (M81), op ongeveer 12 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Daarmee is dit de dichtstbijzijnde bron van FRBs die tot nu toe is opgespoord. De radioflitsen kwamen verrassend genoeg uit de richting van een bolvormige sterrenhoop: een compacte cluster van zeer oude sterren, terwijl de meeste snelle radioflitsen juist afkomstig zijn van plekken waar zich veel jongere sterren bevinden.De wetenschappers vermoeden dat de bron van de radioflitsen een object is dat wel is voorspeld, maar nog nooit eerder is waargenomen: een neutronenster met een uitzonderlijk sterk magnetisch veld (‘magnetar’), die is ontstaan nadat een witte dwergster onder zijn eigen gewicht is ingestort.Veel sterren in sterrenhopen vormen dubbelsterren, die uit twee witte dwergen kunnen bestaan. Soms naderen de sterren van zo’n dubbelster elkaar zo dicht dat de ene ster materiaal van de andere aantrekt. Zodra een van de witte dwergen genoeg extra massa van zijn begeleider heeft opgevangen, eindigt deze zijn bestaan als een neutronenster. Tot grote verrassing van de astronomen duurden sommige radioflitsen korter dan verwacht: slechts enkele tientallen nanoseconden (een nanoseconde is een miljardste van een seconde). Dat betekent dat ze afkomstig moeten zijn uit een stukje ruimte dat kleiner is dan een voetbalveld, en misschien zelfs maar enkele tientallen meters groot is. Toekomstige waarnemingen van de bolvormige sterrenhoop in M81 zullen moeten uitwijzen of de bron echt een bijzondere magnetar is of iets anders, bijvoorbeeld een zwart gat dat om een zware ster cirkelt. 
→ Oorspronkelijk persbericht

16 februari 2022
De Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft in het centrum van het sterrenstelsel Messier 77 een wolk van kosmisch stof waargenomen die een superzwaar zwart gat aan het zicht onttrekt. De ontdekking bevestigt voorspellingen die zo’n dertig jaar geleden zijn gedaan en geeft astronomen nieuw inzicht in de ‘actieve galactische kernen’, die tot de helderste en meest raadselachtige objecten in het heelal behoren (Nature, 16 februari). Actieve galactisch kernen (Engelse afkorting: AGNs) zijn extreem energetische bronnen, aangedreven door superzware zwarte gaten, die zich in het centrum van sommige sterrenstelsels bevinden. Deze zwarte gaten voeden zich met grote hoeveelheden kosmisch stof en gas. Voordat dit materiaal wordt opgeslokt, spiraalt het naar het zwarte gat, en daarbij komen enorme hoeveelheden energie vrij. Daardoor straalt een actieve kern vaak feller dan alle sterren in het omringende sterrenstelsel bij elkaar. Al vanaf het moment dat ze deze heldere objecten in de jaren vijftig voor het eerst opmerkten, zijn astronomen nieuwsgierig naar AGNs. Dankzij ESO’s VLTI heeft een team van onderzoekers, onder leiding van Violeta Gámez Rosas van de Universiteit Leiden, nu een belangrijke stap gezet om te begrijpen hoe ze werken en hoe ze er van dichtbij uitzien. Door buitengewoon gedetailleerde waarnemingen te doen van het centrum van het sterrenstelsel Messier 77, ook bekend als NGC 1068, hebben Gámez Rosas en haar team een dikke ring van kosmisch stof en gas ontdekt die een superzwaar zwart gat verbergt. De ontdekking levert cruciaal bewijs voor een dertig jaar oude theorie die het ‘Unified Model of AGNs’ wordt genoemd. Astronomen weten dat er verschillende soorten AGNs zijn. Sommige AGNs produceren bijvoorbeeld uitbarstingen van radiostraling en andere niet; en sommige AGNs zijn heldere bronnen van zichtbaar licht, terwijl andere – zoals Messier 77 – meer getemperd zijn. Volgens het Uniform Model zijn de verschillende verschijningsvormen van AGNs simpelweg het gevolg van de hoek waaronder we het zwarte gat en de dikke ring vanaf de aarde waarnemen. Het soort AGN hangt af van de mate waarin de ring het zwarte gat aan het zicht onttrekt en in sommige gevallen zelfs helemaal verbergt. Door de veranderingen in de temperatuur van het stof (van ongeveer kamertemperatuur tot circa 1200 °C), veroorzaakt door de intense straling van het zwarte gat, te combineren met de absorptiekaarten, heeft het team een gedetailleerd beeld van het stof opgebouwd en nauwkeurig vastgesteld waar het zwarte gat zich moet bevinden. Het stof – verdeeld over een dikke binnenring en een bredere schijf – met het zwarte gat in het centrum ervan ondersteunt het Uniform Model. (EE)
→ Volledig persbericht

16 februari 2022
Een team onder leiding van de Leidse promovendus Martijn Oei heeft bij toeval een radiostelsel ontdekt van minstens 16 miljoen lichtjaar lang. Het sterrenstelsel, vergelijkbaar met honderd Melkwegen op een rij, vormt de grootste structuur die tot nu toe is ontdekt. De vondst trekt gangbare ideeën over de groei van radiostelsels in twijfel. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. In het midden van veel sterrenstelsels huist een superzwaar zwart gat, dat het ontstaan van nieuwe sterren remt en zo grote invloed uitoefent op de levensloop van het gehele stelsel. Soms gaat dat er onstuimig aan toe: het zwarte gat creëert dan twee straalstromen, die het bouwmateriaal voor babysterren met bijna de lichtsnelheid het stelsel uit slingeren. Het sterrenstof warmt daarbij zo sterk op dat het uiteenvalt in plasma en ‘radiolicht’ uitstraalt. Het team van onderzoekers uit Leiden, Hertfortshire, Oxford en Parijs heeft dát licht nu opgevangen met de pan-Europese LOFAR-telescoop, waarvan het hart in Nederland staat. De foto van de twee plasmapluimen is bijzonder, want nog nooit werd zo’n grote structuur gezien die door één enkel sterrenstelsel voortgebracht is. De ontdekking toont aan dat de invloedssfeer van sommige sterrenstelsels tot ver buiten hun directe omgeving reikt. Tot hoe ver precies? Dat is moeilijk vast te stellen. Astronomische foto’s bevatten geen diepte. Daardoor kan alleen een ondergrens voor de lengte van het radiostelsel worden gegeven. Maar zelfs deze ondergrens, van ruim 16 miljoen lichtjaar, is gigantisch. De ‘radioreus’ is drie miljard lichtjaar van ons verwijderd. Ondanks deze duizelingwekkende afstand lijkt hij aan de hemel bijna even groot als de maan. Dat op zich was al een aanwijzing dat de structuur een recordlengte moest hebben. Dat de radio-ogen van de LOFAR-telescoop de reus nu pas opmerken, heeft te maken met het feit dat de plasmapluimen relatief lichtzwak zijn. De onderzoekers hebben de reusachtige structuur Alcyoneus genoemd, naar de zoon van Ouranos, de Griekse oergod van de hemel. Deze mythologische Alcyoneus was een gigant die tegen Heracles en andere Olympiërs vocht om de heerschappij over de kosmos. Waar Alcyoneus zijn recordgrootte aan te danken heeft, blijft vooralsnog een mysterie. 
→ Volledig persbericht

10 februari 2022
Een internationaal team van astronomen onder Nederlandse leiding heeft ontdekt dat ook een zwakke straalstroom van een weinig actief zwart gat als een soort bladblazer een sterrenstelsel schoon kan blazen. Het waargenomen zwarte gat verplaatst in een paar miljoen jaar zo'n 75% van het koude gas naar de buitengebieden van het sterrenstelsel. Daardoor stopt waarschijnlijk de vorming van nieuwe sterren (Nature Astronomy, 10 februari). Astronomen gingen er tot nu toe altijd van uit dat alleen zwarte gaten met sterke straalstromen ervoor zorgen dat de stervorming in een sterrenstelsel stopt. Dergelijke zwarte gaten blazen namelijk gas weg, en dat is het bouwmateriaal voor nieuwe sterren. Het probleem was echter dat ook sterrenstelsels zónder sterk stralende zwarte gaten geremd zijn in hun groei. En nu hebben sterrenkundigen dus een weinig actief zwart gat ontdekt dat ook zijn omgeving lijkt schoon te blazen. Het betreffende zwarte gat bevindt zich in het sterrenstelsel B2 0258+35 in het sterrenbeeld Perseus. Het is een zogeheten radiostraler, die vooral straling van lage energie uitzendt – dus geen zichtbaar licht, ultraviolet- of röntgenstraling. Het gas bij B2 0258+35 wordt gestaag met een snelheid van ongeveer 500 kilometer per seconde weggeblazen. Het gaat om een hoeveelheid van ongeveer vijf tot tien zonsmassa’s per jaar. Het weggeblazen gas heeft niet genoeg snelheid om uit de greep van het sterrenstelsel te ontsnappen. Het valt uiteindelijk terug en komt terecht aan de randen van het stelsel, waar niet gemakkelijk nieuwe sterren worden gevormd. Het onderzoeksteam, onder leiding van Suma Murthy (tijdens het onderzoek werkzaam bij ASTRON en bij het Kapteyn Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen), deed zijn waarnemingen in oktober en november 2020 met de telescopen van het NOEMA-netwerk. NOEMA – de afkorting staat voor Northern Extended Millimeter Array – is een verzameling radioschotels in de Franse Alpen op zo’n 2500 meter hoogte. Murthy verdedigde op 8 februari jl. haar proefschrift aan de Rijksuniversiteit Groningen. Ze werkt nu als postdoc bij JIVE, het Europese instituut in Dwingeloo, dat onder andere coördineert dat radiotelescopen over de hele wereld met elkaar samenwerken. 
→ Oorspronkelijk persbericht

9 februari 2022
Astronomen van de Sterrewacht Leiden hebben een nieuwe methode ontwikkeld om verre quasars te vinden en beter te onderscheiden van andere objecten die erop lijken, met behulp van technieken voor machinaal leren. Het onderzoeksresultaat is geaccepteerd voor publicatie in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Het is het laatste artikel waarop Maolin Zhang coauteur is, de veelbelovende Leidse promovendus van Chinese komaf die in 2019 om het leven kwam bij een brand in zijn woning. Een quasar is een extreem helder actief centrum van een sterrenstelsel, aangedreven door een superzwaar zwart gat, dat tot een miljard keer zwaarder kan zijn dan de zon. Sommige superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels zijn inactief, zoals het zwarte gat in onze Melkweg, maar vele zijn actief, omgeven door een wervelende schijf van oververhit gas. De zwarte gaten lanceren straalstromen (jets) die honderdduizenden lichtjaren ver de intergalactische ruimte in reiken. Ze versnellen geladen deeltjes met een snelheid die dicht bij de lichtsnelheid ligt, waardoor ze tot de krachtigste deeltjesversnellers in het heelal behoren. Het uitstoten van gas door jets is essentieel voor het reguleren van de massa en stervorming in sommige van de zwaarste sterrenstelsels, waardoor superzware zwarte gaten een belangrijke rol spelen in de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Quasars zijn dan ook ideale objecten om de evolutie van het heelal te bestuderen, vooral de allervroegste stadia. Een van de grootste uitdagingen waar sterrenkundigen voor staan, is het vinden van deze objecten. Doordat ze zo ver weg staan, worden quasars gezien als zwakke rode punten aan de hemel. Ironisch genoeg lijken deze krachtpatsers aan de ‘rand’ van het heelal vanaf de aarde erg op objecten als rode dwergen, sterren die kleiner zijn dan onze zon en die astronomen alleen binnen een paar honderd lichtjaar kunnen waarnemen. Omdat er zoveel meer dwergsterren zijn dan quasars, zijn traditioneel de meeste steekproeven van veelbelovende quasar-kandidaten sterk vervuild met dwergsterren. De astronomen hebben de nieuwe methode losgelaten op een catalogus van bronnen uit de grote hemelsurvey van Pan-STARRS, een aantal optische telescopen in Hawaï, ondersteund door een catalogus van radiobronnen van LOFAR, de laagfrequente radiotelescoop van ASTRON in Nederland. Met de gecombineerde gegevens hebben ze bronnen geïdentificeerd die hoogstwaarschijnlijk quasars zijn. Om deze objecten goed te kunnen identificeren, hebben ze de spectra van een klein aantal kandidaten gemeten met de 2-meter Isaac Newton Telescoop op La Palma. Het onderzoek bevestigde dat een van de kandidaten inderdaad een quasar was, en bovendien een zeer heldere, op een moment dat het heelal minder dan een miljard jaar oud was. De ontdekking van deze nog nooit eerder waargenomen quasar toont aan dat de ontwikkelde techniek nieuwe wegen opent voor de ontdekking van meer quasars in het vroege heelal, zowel in bestaande als in toekomstige surveys. De onderzoekers verwachten dat er nog honderden andere quasars verborgen zouden kunnen zijn, omdat de nu ontdekte quasar in een relatief klein gebied aan de hemel is aangetroffen. 
→ Volledig persbericht

2 februari 2022
In het centrum van de meeste sterrenstelsels bevindt zich een superzwaar zwart gat. Sommige van deze gaten voeden zich actief met het omringende gas en stof en stoten overtollige energie uit in de vorm van krachtige ‘jets’ die in het hele waarneembare heelal te zien zijn als quasars. Astronomen van de Universiteit van Kopenhagen (Denemarken) hebben dit proces met behulp van nieuwe technieken onder de loep genomen, en hun resultaten kunnen onze kijk op het eetgedrag van deze kosmische kolossen veranderen (Monthly Notices of The Royal Astronomical Society, 1 februari). Superzware zwarte gaten zijn miljoenen of zelfs miljarden malen zwaarder dan onze zon. Met hun extreme zwaartekracht zijn ze in staat om enorme hoeveelheden gas, stof en soms zelfs complete sterren in hun omgeving op te slokken. De natuurkunde vertelt ons dat het materiaal dat naar het zwarte gat toe wordt getrokken de neiging heeft om een schijf te vormen – een verschijnsel dat ‘accretie’ wordt genoemd. De materie in zo’n schijf wordt veel heter dan het oppervlak van onze zon en zendt intens licht uit. De voedingspatronen van zwarte gaten zijn zeer uiteenlopend. Sommige, zoals dat in ons eigen Melkwegstelsel, zijn niet erg hongerig en lijken geen accretieschijven te hebben. Maar in andere sterrenstelsels bevinden zich superzware zwarte gaten die worden omringd door extreem hete accretieschijven die zo helder zijn dat de rest van het sterrenstelsel erbij verbleekt. Zulke accretieschijven zijn alleen bij relatief nabije sterrenstelsels rechtstreeks waarneembaar. Bij verre stelsels niet, omdat de schijven simpelweg te klein zijn – zelfs voor de grootste telescopen waarover astronomen kunnen beschikken. Gelukkig bestaat er een alternatieve methode om de omvang en structuur van zo’n verre accretieschijf te bepalen. Ondanks dat de schijf zelf vaak niet waarneembaar is, kunnen astronomen wel onderzoeken hoe zijn helderheid varieert in de tijd. Daar heeft promovendus John Weaver van het Cosmic Dawn Center van het Niels Bohr Institute van de Universiteit van Kopenhagen gebruik van gemaakt. Hij heeft bestaande waarnemingen van meer dan 9000 sterrenstelsels met heldere accretieschijven – zogeheten quasars – uit de Sloan Digital Sky Survey onder de loep genomen. Bij zijn analyse heeft Weaver het waargenomen licht van de accretieschijven gecorrigeerd voor de lichtbijdrage van hun moederstelsels – iets dat bij eerdere onderzoeken veelal is nagelaten. Met behulp van een nieuw model voor de variaties in het quasarlicht konden hij en zijn medewerker Keith Horne, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van St Andrews (Schotland), het licht van de accretieschijven aldus scheiden van dat van de moederstelsels. Met andere woorden: het model stelde hen in staat om min of meer rechtstreeks naar het licht van de accretieschijven te kijken, zelfs die in sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand. Daarbij ontdekten de astronomen dat het zicht op de accretieschijven waarschijnlijk wordt belemmerd door kosmisch stof. Door verschillende modellen voor dat stof te gebruiken, en het verduisterende effect ervan ‘weg te poetsen’, konden ze bepalen hoe heet de accretieschijf is, zowel dichtbij het zwarte gat als aan de rand van de schijf. Dat verschil in temperatuur tussen de hete binnenschijf en de koude buitenschijf was al theoretisch voorspeld. Weaver en Horne hebben echter ontdekt dat de schijven in de buurt van het zwarte gat nóg heter zijn dan verwacht. Deze onverwachte conclusie suggereert dat de bestaande modellen moeten worden herzien – met alle gevolgen van dien voor ons begrip van superzware zwarte gaten. (EE)
→ New analysis leads to a fundamentally different view of supermassive black holes

1 februari 2022
Met nieuwe algoritmen en supercomputers is het gelukt om een haarscherpe radiokaart van het heelal te maken. Nu kunnen sterrenkundigen de radiostraling van sterrenstelsels veel preciezer bekijken. Dat publiceerden de Leidse promovendus Frits Sweijen en collega’s in Nature Astronomy. Voor dit doel hebben de onderzoekers het probleem opgelost dat UV-straling in onze atmosfeer het zicht op de ‘radiohemel’ vertroebelt. Supercomputers in Leiden en Amsterdam zorgden er met hun enorme rekenkracht voor dat dit ook nog vrij snel ging. De hemelkaart is gemaakt op basis van radiostraling die is opgevangen met de Internationale LOFAR Telescoop. Dat is een opstelling van tienduizenden antennes, verspreid over een Europees gebied met een diameter van 2000 kilometer, waarmee kosmische radiostraling wordt opgevangen. De aldus verkregen data worden voor mensen inzichtelijk nadat ze door een computer zijn ‘vertaald’ tot een stralingskaart – een soort foto. Een probleem bij het maken van scherpe heelalfoto’s met LOFAR is de UV-straling van de zon. Die vertroebelt onze atmosfeer met geladen deeltjes, ionen geheten, die de radiogolven uit de ruimte verstoren voordat de telescoop ze opvangt. Met behulp van software die recent is ontwikkeld door het Nederlands Instituut voor Radio-Astronomie ASTRON is de gemeten straling hiervoor gecorrigeerd. Dat vereiste wel veel computerkracht. De datacorrectie van het LOFAR-beeldveld gebeurde in 25 gedeelten van elk één volle maan groot. Dat duurde zeven dagen per gebied. Op één computer zou het dus 7 keer 25, dus 175 dagen kosten om de hele kaart te maken. Maar met de snelle supercomputers in Leiden (ALICE) en Amsterdam (Spider/SURF) lukte het het in zeven dagen. Dat betekent dat er nu een snelle manier is om de komende jaren de gehele noordelijke hemel gedetailleerd in kaart te brengen. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

25 januari 2022
Astronomen hebben een zwart gat ontdekt dat anders is dan andere. Met zijn honderdduizend zonsmassa’s is het kleiner dan de zwarte gaten die in de kernen van veel sterrenstelsels zijn aangetroffen, maar groter dan de zwarte gaten die ontstaan wanneer sterren exploderen. Het middelzware zwarte gat zat verborgen in B023-G078, een compacte verzameling sterren in de dichtstbijzijnde grote buur van onze Melkweg: het Andromedastelsel (M31). Lang is gedacht dat B023-G078 een forse bolvormige sterrenhoop was, maar het blijkt nu een ontmantelde kern te zijn – het restant van een klein sterrenstelsel dat in botsing is gekomen met M31 en daarbij zijn buitenste sterren is kwijtgeraakt. Het enige wat er van het kleine stelsel is overgebleven is diens kern, met in het centrum ervan een zwart gat. Het bijzondere karakter van B023-G078 is vastgesteld door een onderzoeksteam onder leiding van Renuka Pechetti van John Moores University in Liverpool (VK). Bekend was al dat B023-G078 ruim 6 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon. En nu hebben Pechetti en haar collega’s, aan de hand van opnamen van de noordelijke Gemini-sterrenwacht en de Hubble-ruimtetelescoop, ook kunnen vaststellen hoe deze massa over het object is verdeeld. De astronomen hebben de door hen verkregen massaverdeling gebruikt om door middel van modelberekeningen te voorspellen hoe snel de sterren op een bepaalde plek in de sterrenhoop zouden moeten bewegen. Vervolgens hebben ze de uitkomsten van deze berekeningen vergeleken met daadwerkelijke snelheidsmetingen. De resultaten laten zien dat de sterren in een model zonder zwart gat te langzaam bewegen in vergelijking met de waarnemingen. Pas nadat een zwart gat was toegevoegd, rolden er snelheden uit die overeenkwamen met de werkelijkheid. De aanwezigheid van een zwart gat van honderdduizend zonsmassa’s bewijst dat B023-G078 geen bolvormige sterrenhoop is. Anders dan in sterrenstelsels kunnen zich in zo’n sterrenhoop namelijk maar heel moeilijk zwarte gaten van deze omvang vormen. (EE)
→ Extraordinary black hole found in neighboring galaxy

21 januari 2022
Wetenschappers denken voor het eerst een samensmelting te hebben waargenomen van twee zwarte gaten die in excentrische banen om elkaar wentelden. De ontdekking kan helpen verklaren waarom sommige samensmeltende zwarte gaten waarvan de zwaartekrachtgolven met detectoren zoals LIGO en Virgo worden geregistreerd veel zwaarder zijn dan voor mogelijk werd gehouden (Nature Astronomy, 19 januari). Zwaartekrachtgolven zijn uiterst geringe fluctuaties in de kromming van de ruimtetijd, die zich van de bron af naar buiten voortplanten als een golf. Ze worden onder meer opgewekt als twee zeer zware hemellichamen op korte afstand om elkaar heen draaien. Pas in 2015 is het voor het eerst gelukt om deze moeilijk waarneembare golven te detecteren. Bij het nu gepubliceerde onderzoek hebben de wetenschappers gekeken naar de zwaarste zwaartekrachtgolf die tot nu is waargenomen: GW190521. Deze zwaartekrachtgolf werd veroorzaakt door twee zwarte gaten die respectievelijk ongeveer 66 en 85 keer zo zwaar waren als onze zon – veel zwaarder dan de bestaande theorieën over de evolutie van sterren voorspellen. Aan de hand van honderden supercomputersimulaties hebben de onderzoekers vastgesteld dat de uiteindelijke samensmelting van zwarte gaten het best kan worden verklaard door een model waarbij de zwarte gaten banen met een hoge excentriciteit en precessie doorliepen. Excentrische banen zijn een teken dat zwarte gaten, tijdens toevallige ontmoetingen in het dichtbevolkte gebied rond het centrum van een sterrenstelsel, herhaaldelijk andere zwarte gaten opslokken. Op die manier kunnen ze, voordat ze ‘fuseren’, toch ‘onmogelijk’ grote massa’s bereiken. (EE)
→ RIT scientists confirm a highly eccentric black hole merger for the first time

19 januari 2022
Zwarte gaten worden vaak afgeschilderd als destructieve monsters die alles wat te dichtbij komt opslokken, maar bij nieuw onderzoek met de Hubble-ruimtetelescoop spelen ze een minder kwaadaardige rol. Een zwart gat in het hart van het 30 miljoen lichtjaar verre dwergsterrenstelsel Henize 2-10 draagt bij aan de vorming van nieuwe sterren in plaats van ze op te slokken (Nature, 19 januari). Met de ruimtetelescoop is een duidelijk verband ontdekt tussen het zwarte gat in dit kleine sterrenstelsel en een stervormingsgebied dat slecht 230 lichtjaar daarvan verwijderd is. Dat verband bestaat uit een uitstroom van gas die zich als een navelstreng uitstrekt tot aan een heldere stellaire kraamkamer. Op het moment dat de gasstroom daar arriveerde bevond zich op die plek al een dichte concentratie van gas. De spectroscopische gegevens die met Hubble zijn verkregen laten zien dat de gasstroom zich met een snelheid van ongeveer anderhalf miljoen kilometer per uur in dit ‘cocon’ heeft geboord. Daarbij hebben zich tal van jonge sterrenhopen gevormd. Wat zich in Henize 2-10 heeft afgespeeld is precies het omgekeerde van wat in grotere sterrenstelsels vaak te zien is. Daarin stroomt juist materie naar het zwarte gat toe, om vervolgens in de vorm van bundels van ziedend heet gas terug de ruimte in te worden geblazen. Eventuele gaswolken die op het pad van deze zogeheten plasmabundels bevinden, raken daarbij dermate verhit, dat het daarin aanwezige gas niet meer tot nieuwe sterren kan samentrekken. Het minder grote zwarte gat in Henize 2-10 produceert blijkbaar een veel minder intense uitstoot, die gaswolken net genoeg samendrukt om de vorming van sterren te stimuleren. Het zwarte gat in Henize 2-10 heeft ongeveer een miljoen keer zoveel massa als onze zon. De superzware zwarte gaten in grotere sterrenstelsels hebben vaak nog eens duizend keer zoveel massa. Doorgaans geldt dat het centrale zwarte gat van een sterrenstelsel zwaarder is naarmate het stelsel zelf een grotere massa heeft. (EE)
→ Hubble Finds a Black Hole Igniting Star Formation in a Dwarf Galaxy

13 januari 2022
Het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) heeft tijdens de eerste zeven maanden van zijn driedimensionale hemelsurvey meer sterrenstelsels in kaart gebracht dan alle voorgaande 3D-surveys bij elkaar. Dit heeft nu al geresulteerd in de grootste en meest gedetailleerde kaart van het heelal ooit, maar daar blijft het niet bij: DESI heeft namelijk nog vierenhalf jaar voor de boeg. De uiteindelijke 3D-kaart moet een beter inzicht geven in de mysterieuze donkere energie, en in het verleden - en de toekomst - van het heelal. DESI is in 2015 geïnstalleerd op de 4-meter Mayall-telescoop van de Kitt Peak-sterrenwacht in de buurt van Tucson, Arizona (VS). Het instrument ving al in 2019 zijn eerste licht op, maar door de coronapandemie kwam het project stil te liggen. Uiteindelijk is de DESI-survey pas in mei 2021 van start gegaan. DESI is een internationaal samenwerkingsverband waar onderzoekers uit onder meer de VS, China, Spanje, het VK en Frankrijk bij betrokken zijn. Als basis voor de nu gepresenteerde 3D-kaart diende de in januari 2021 gepresenteerde tweedimensionale Beijing-Arizona Sky Survey (BASS), die ongeveer een derde van de hemel beslaat. Van de vele miljoenen sterrenstelsels die bij de BASS-survey zijn vastgelegd worden nu spectra opgemeten. Door het licht van elk sterrenstelsel op te splitsen in zijn afzonderlijke kleuren, kan DESI bepalen hoe sterk het licht van het stelsel ‘roodverschoven’ is oftewel: hoe sterk de golflengte van dat licht is uitgerekt tijdens zijn lange reis naar de aarde. Hoe meer roodverschuiving het spectrum van een sterrenstelsel vertoont, des te verder is het van ons verwijderd. Tot nu toen heeft DESI al meer dan 7,5 miljoen sterrenstelsels opgemeten en daar komen er per maand meer dan een miljoen bij. Naar verwachting zal de teller aan het einde van de survey (2026) op meer dan 35 miljoen staan. Meer informatie over de DESI-samenwerking is te vinden op https://www.desi.lbl.gov/. (EE)
→ Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) creates largest 3d map of the cosmos

11 januari 2022
Astronomen hebben, met behulp van NASA’s röntgensatelliet Chandra, een zwart gat van ongeveer 200.000 zonsmassa’s ontdekt in het 110 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel Markarian 462. Dit stelsel bevat slechts enkele honderden miljoenen sterren en wordt daarom tot de dwergstelsels gerekend. Tot nog toe zijn in slechts enkele van deze kleine sterrenstelsels superzware gaten aangetroffen. In grotere sterrenstelsels kunnen astronomen vaak zwarte gaten opsporen door te kijken naar de snelle bewegingen van sterren in de centra van deze stelsels. Dwergsterrenstelsels zijn echter te klein en te zwak om deze sterbewegingen te kunnen waarnemen. Een alternatieve opsporingstactiek is het zoeken naar miljoenen graden heet gas dat röntgenstraling uitzendt terwijl het in de richting van een (verder onwaarneembaar) zwart gat valt. Bij hun onderzoek hebben de astronomen Chandra gebruikt om acht dwergstelsels te bekijken waarbij eerder al indicaties voor de aanwezigheid van groeiende zwarte gaten waren ontdekt met behulp van de optische telescoop van de Sloan Digital Sky Survey. Van deze acht vertoonde alleen Mrk 462 de gezochte röntgensignatuur. De verzamelde gegevens wijzen erop dat het zwarte gat van het dwergstelsel verscholen zit in grote hoeveelheden gas. Omdat zulke verborgen zwarte gaten nog moeilijker te detecteren zijn dan onverhulde zwarte gaten, zou de nieuwe ontdekking kunnen betekenen dat zich in andere dwergstelsels vergelijkbare zwarte gaten bevinden. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat toen het heelal nog geen miljard jaar oud was sommige zwarte gaten al waren uitgegroeid tot objecten van een miljard zonsmassa’s. Astronomen vermoeden dat deze kolossale objecten zijn voortgekomen uit ineenstortende sterren van ‘slechts’100 zonsmassa’s. Theoretische modellen kunnen de snelle gewichtstoename van deze zwarte gaten echter niet gemakkelijk verklaren. Een alternatieve verklaring is dat het jonge heelal bezaaid was met zwarte gaten van tienduizenden zonsmassa’s, die waren ontstaan door het ineenstorten van reusachtige wolken van gas en stof. Als zou blijken dat veel dwergstelsels een superzwaar zwart gat in hun centrum hebben, pleit dat voor het idee dat de kleine zwarte gaten van de eerste generatie van sterren verbazingwekkend snel zijn gegroeid. Maar als weinig dwergstelsels van een superzwaar zwart gat zijn voorzien, is het alternatieve scenario waarschijnlijker. (EE)
→ ‘Mini’ Monster Black Hole Could Hold Clues to Giant’s Growth

6 januari 2022
Voor het eerst hebben astronomen het dramatische einde van het leven van een rode superreus ‘live’ kunnen volgen. Ze hebben de laatste stuiptrekkingen van de zware ster waargenomen met de Pan-STARRS-telescoop op Haleakalā, Maui, en de Keck-sterrenwacht op Maunakea, Hawaï (The Astrophysical Journal, 6 januari). De gebeurtenis werd geregistreerd in het kader van het Young Supernova Experiment (YSE). Tijdens deze survey was een team van onderzoekers getuige van de laatste 130 levensdagen van de rode superreus, die uiteindelijk resulteerden in een catastrofale explosie: een supernova van type II. In de zomer van 2020 merkte Pan-STARRS als eerste op dat de ster opmerkelijk veel licht uitstraalde. De eigenlijke supernova-explosie, die de aanduiding SN 2020tlf kreeg, volgde een paar maanden later. De krachtige lichtflits werd snel geregistreerd met een spectrometer van de Keck-sterrenwacht. De verzamelde gegevens lieten onmiddellijk zien dat de ster niet lang voor zijn explosie aanzienlijke hoeveelheden gas heeft uitgestoten. Het team is supernova 2020tlf ook na de explosie blijven volgen. Op basis van gegevens die met twee andere instrumenten van de Keck-sterrenwacht zijn verzameld, stelden de astronomen vast dat de ontploffende rode superreus, die deel uitmaakte van het 120 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 5731, ongeveer tien keer zoveel massa moet hebben gehad als onze zon. De nieuwe bevindingen staan op gespannen voet met eerdere ideeën over hoe rode superreuzen evolueren vlak voordat ze zichzelf opblazen. Tot nu toe waren alle rode superreuzen die voorafgaand aan hun explosie werden waargenomen relatief rustig: ze vertoonden geen tekenen van hevige uitbarstingen of heldere straling, zoals de voorloper van supernova 2020tlf die liet zien. De helderheidsuitbarsting van de rode superreus wijst erop dat sterren van dit type tijdens hun laatste levensjaar aanzienlijke inwendige veranderingen kunnen ondergaan, die ervoor zorgen dat de ster grote hoeveelheden gas de ruimte in blaast voordat hij ineenstort en ten slotte explodeert. (EE)
→ Astronomers Witness A Dying Star Reach Its Explosive End

13 december 2021
In juni 2018 registreerden telescopen over de hele wereld een heldere blauwe flits in de spiraalarm van een sterrenstelsel op 200 miljoen lichtjaar afstand. De krachtige uitbarsting leek aanvankelijk een supernova te zijn, hoewel hij veel korter en helderder was dan alle sterexplosies die wetenschappers tot dan toen hadden gezien. De flits, die de aanduiding AT2018cow kreeg, wordt sindsdien simpelweg ‘the Cow’ (de koe) genoemd, en astronomen hebben hem ondergebracht in de categorie van de fast blue optical transients oftewel FBOTs – de verzamelnaam voor heldere, kortstondige gebeurtenissen van onbekende oorsprong. Een team onder leiding van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft nu ontdekt dat de lichtflits – honderd keer helderder dan een doorsnee supernova – gepaard ging met stroboscoop-achtige pulsen van hoogenergetische röntgenstraling. De regelmatige pulsen traden elke 4,4 milliseconden op – een frequentie van 225 hertz. Op basis van deze frequentie hebben de astronomen berekend dat de röntgenstraling afkomstig moet zijn geweest van een nog geen duizend kilometer groot object met een massa van hooguit 800 zonsmassa’s. De nieuwe bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy, wijzen er sterk op dat AT2018cow waarschijnlijk is veroorzaakt door een stervende ster die instortte tot een compact object, in de vorm van een zwart gat of een neutronenster. Dit object ging daarbij door met het verslinden van materiaal uit zijn omgeving en at de ster van binnenuit op – een proces waarbij in korte tijd enorm veel energie vrijkwam. De berekende massa van het object is in strijd met het eerder geuite vermoeden dat AT2018cow weleens kon zijn veroorzaakt door een veel zwaarder zwart gat dat materiaal van een passerende ster opslokte. Bij hun onderzoek hebben hoofdauteur Dheeraj Pasham en zijn collega’s gebruik gemaakt van röntgengegevens die zijn verzameld door NASA’s Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), een röntgentelescoop aan boord van het internationale ruimtestation ISS. NICER begon ‘de koe’ ongeveer vijf dagen na de eerste detectie door optische telescopen te observeren en bleef dat zestig dagen achtereen doen. De verzamelden gegevens werden opgeslagen in een openbaar toegankelijk archief, dat door Pasham’s team is geanalyseerd. (EE)
→ Super-bright stellar explosion is likely a dying star giving birth to a black hole or neutron star

8 december 2021
Aan de hand van waarnemingen met de Very Large Array (VLA), een grote opstelling van radioschotels in Californië (VS), hebben astronomen kunnen aantonen dat de jet van materie die door de kern van het elliptische reuzensterrenstelsel M87 wordt uitgestoten, tot op bijna 3300 lichtjaar afstand van diens centrale superzware zwarte gat wordt gekanaliseerd door een kurkentrekkervormig magnetisch veld. De materie in deze jet is georganiseerd in een dubbele helix, vergelijkbaar met de structuur van DNA (The Astrophysical Journal Letters, 7 december). In M87 bevindt zich een zwart gat dat 6,5 miljard jaar zoveel massa heeft als onze zon. Dat zwarte gat was in 2019 het eerste dat ooit in beeld is gebracht. Op de nieuwe VLA-opname, gemaakt door een team onder leiding van Alice Pasetto van de National Autonomous University of Mexico, is dit zwarte gat niet te zien, maar wel de door hem veroorzaakte ‘straalstroom’ van materie. Pasetto en haar collega’s hebben de VLA gebruikt om het magnetische veld in de omgeving van de zogeheten waarnemingshorizon van het zwarte gat in kaart te brengen. Daartoe hebben zij de polarisatie gemeten die de radiogolven in de verschillende delen van de jet van M87 vertonen. Daarbij is geconstateerd dat het spiraalvormige magnetische veld verrassend sterk is en zich tot ver van het zwarte gat uitstrekt. Verwacht was dat het magnetische veld op grotere afstand van het zwarte gat zou afzwakken, maar het lijkt erop dat instabiliteiten in de stroom van materie binnen de jet het magnetische veld meer geordend kunnen maken. De instabiliteiten fungeren als het ware als ‘hogedrukgebieden’ die de magnetische veldlijnen samendrukken. De astronomen denken dat deze interactie tussen de instabiliteiten in de materiestroom en het magnetische veld de oorzaak is van de dubbele-helixstructuur die op de VLA-beelden te zien is. En als dit in de jet van M87 gebeurt, dan gebeurt het waarschijnlijk ook bij vergelijkbare sterrenstelsels elders in het heelal. (EE)
→ VLA Reveals Double-Helix Structure in Massive Galaxy’s Jet

7 december 2021
Astronomen hebben een model over hoe botsende clusters van sterrenstelsels de verschillende stadia van hun botsing doorlopen, waarbij ze steeds een nieuwe vorm aannemen. Een stompe vorm verandert in een scherpe kegel, die weer transformeert tot de vorm van een tong. Die eerste en die laatste zijn al vele malen waargenomen, maar de scherpe kegel ontbrak nog – tot nu toe dan (Astronomy & Astrophysics, 7 december). De meeste sterrenstelsels maken deel uit van clusters: groepen van honderden of zelfs duizenden sterrenstelsels. Tussen hen in zit veel ruimte, gevuld met een heet gas dat we het intraclustermedium (ICM) noemen. Sterrenstelsels kun je in zichtbaar licht zien, bijvoorbeeld met de Hubble-ruimtetelescoop, maar het ICM is alleen waarneembaar met röntgentelescopen, omdat het buitengewoon honderden miljoenen graden heet is. Met slechts één deeltje per liter is het extreem ijl, maar omdat het zoveel ruimte inneemt, draagt het nog steeds tienmaal meer massa bij aan een cluster dan zijn sterrenstelsels. De onmetelijkheid van de ruimte binnen een cluster wordt ook duidelijk tijdens een botsing met een naburige cluster: sterrenstelsels passeren elkaar ongehinderd, terwijl het ICM daadwerkelijk botst. Astronomen hebben al tal van zulke botsingen waargenomen, die vertonen echter allemaal ofwel de contouren van een stompe vorm, zoals de beroemde Kogelcluster, ofwel die van een uitgestoken tong, zoals Abell 168. Maar nu heeft een team van astronomen, onder leiding van Xiaoyuan Zhang (SRON/Leidse Sterrewacht), eindelijk het ontbrekende puzzelstukje gevonden. Door de röntgensatelliet Chandra 55 uur op de cluster ZwCl 2341+0000 te richten, hebben ze de scherpe-kegelfase van deze kosmische botsing kunnen registreren. De waarnemingen van ZwCl 2341+0000 geven een inkijkje in hoe de Kogelcluster er over enkele honderden miljoenen jaren zal uitzien. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

6 december 2021
Een internationaal team van onderzoekers onder Groningse leiding heeft ook na veertig uur meten met extra goede telescopen geen spoor van donkere materie vastgesteld bij het sterrenstelsel AGC 114905. Ze publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. ‘Ga nog maar eens goed meten, want dan zul je zien dat er wél donkere materie rond jullie sterrenstelsel zit.’ Dat hoorden Pavel Mancera Piña (Rijksuniversiteit Groningen en ASTRON) en collega’s nadat ze eind 2019 zes sterrenstelsels hadden ontdekt met amper tot geen donkere materie. Maar na veertig uur extra meten met behulp van de Very Large Array in het Amerikaanse New Mexico lijken de bewijzen voor een donkerematerieloos sterrenstelsel alleen maar sterker te zijn geworden. Het sterrenstelsel in kwestie is AGC 114905 op zo’n 250 miljoen lichtjaar van ons vandaan. Het is een zogeheten ultradiffuus dwergsterrenstelsel. De naam dwergsterrenstelsel slaat op de lichtzwakte en niet op zijn grootte. Het sterrenstelsel is namelijk ongeveer zo groot als onze eigen Melkweg, maar bevat duizend keer minder sterren. Het heersende idee is dat alle sterrenstelsels, en zeker ultradiffuse dwergstelsels, alleen kunnen bestaan als ze door donkere materie bij elkaar wordt gehouden. De onderzoekers verzamelden tussen juli en oktober 2020 uur met behulp van de VLA-telescoop veertig uur lang gegevens over de draaiing van gas in AGC 114905. Vervolgens maakten ze een grafiek met op de x-as de afstand van het gas tot het centrum van het sterrenstelsel en op de y-as de draaisnelheid van het gas. Dat is een beproefde manier om donkere materie te onthullen. Uit de grafiek blijkt dat de draaisnelheid van het gas in AGC 114905 compleet te verklaren is met alleen maar normale materie. Volgens de onderzoekers is er één aanname die roet in het eten kan gooien. Dat is de geschatte hoek waaronder ze het sterrenstelsel denken waar te nemen. Deze hellingshoek moet echter wel heel erg afwijken van de schatting wil er alsnog plaats zijn voor donkere materie. Ondertussen zijn de onderzoekers nog een tweede ultradiffuus dwergsterrenstelsel in detail aan het bekijken. Als ook bij dat sterrenstelsel geen sporen van donkere materie aanwezig lijken te zijn, maakt dat de zaak rond de donkerematerie-arme sterrenstelsels nog sterker. De onderzoeken van Mancera Piña en collega’s staan niet op zichzelf. Eerder al ontdekte onder anderen de Nederlands-Amerikaanse astronoom Pieter van Dokkum (Yale University) een sterrenstelsel met nauwelijks donkere materie.
→ Oorspronkelijk persbericht

2 december 2021
Astronomen van de McDonald-sterrenwacht van de Universiteit van Texas in Austin (UT Austin) en het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik hebben een ongewoon massarijk zwart gat ontdekt in het hart van Leo I, een van de kleine satellietstelsels van de Melkweg. Opmerkelijk genoeg is dit zwarte gat bijna net zo zwaar als het zwarte gat in het centrum van ons eigen sterrenstelsel, dat dertig keer zo groot is als Leo I. De astronomen besloten Leo I onder de loep te nemen, omdat hij – anders dan de meeste andere kleine satellietstelsels die om het Melkwegstelsel draaien – niet veel donkere materie lijkt bevatten. Bij hun onderzoek hebben de astronomen het donkere-materieprofiel van Leo I gemeten – dat wil zeggen: de wijze waarop de dichtheid van de donkere materie van buiten naar binnen verandert. Zij deden dit door de zwaartekrachtsaantrekking die de sterren van Leo I ondervinden te bepalen: hoe sneller deze sterren bewegen, des te meer materie moet zich binnen hun omloopbanen bevinden. Het onderzoeksteam wilde met name weten of de dichtheid van donkere materie toeneemt naar het centrum van het dwergsterrenstelsel toe, en of hun profielmeting zou overeenkomen met eerdere metingen die zijn gedaan met behulp van oudere waarnemingen in combinatie met computermodellen. Toen de astronomen hun verbeterde gegevens en geavanceerde modellen invoerden in een supercomputer, kwam daar een ongekend resultaat uit. Alles wijst erop dat Leo I inderdaad heel weinig donkere materie bevat, maar wel een ‘overdreven groot’ zwart gat in zijn centrum heeft. ‘Als de massa van het zwarte gat van Leo I groot is, kan dat verklaren hoe de zwarte gaten in grote sterrenstelsels zijn gegroeid’, aldus Karl Gebhardt van UT Austin. Dat komt doordat kleine sterrenstelsels zoals Leo I mettertijd worden opgeslokt door grote soortgenoten. Daarbij smelt het zwarte gat van het kleinere sterrenstelsel samen met dat van het grotere sterrenstelsel, waardoor zijn massa toeneemt. (EE)
→ Texas Astronomers Discover Strangely Massive Black Hole in Milky Way Satellite Galaxy

30 november 2021
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft een onderzoeksteam, onder leiding van Karina Voggel, astronoom aan de Sterrenwacht van Straatsburg, het meest nabije paar superzware zwarte gaten opgespoord dat ooit is waargenomen. De twee objecten bevinden zich ook veel dichter bij elkaar dan alle andere paren superzware zwarte gaten, en zullen uiteindelijk samensmelten tot één groot zwart gat (Astronomy & Astrophysics, 30 november). De twee zwarte gaten bevinden zich in het sterrenstelsel NGC 7727 in het sterrenbeeld Waterman en zijn ongeveer 89 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd. Dat lijkt misschien ver weg, maar het is veel dichterbij dan de vorige recordhouders, die zich op een afstand van 470 miljoen lichtjaar bevinden. Superzware zwarte gaten houden zich schuil in het centrum van zware sterrenstelsels en wanneer twee van zulke stelsels samensmelten, komen de zwarte gaten op ramkoers te liggen. Het tweetal in NGC 7727 is aan de hemel gezien slechts 1600 lichtjaar van elkaar verwijderd en dat wijst erop dat ze waarschijnlijk al binnen 250 miljoen jaar tot één groot zwart gat zullen samensmelten. Voggel en haar team konden de massa’s van de beide objecten bepalen door te onderzoeken hoe hun zwaartekracht de beweging van de hen omringende sterren beïnvloedt. Het grootste van de twee, dat zich precies in het hart van NGC 7727 bevindt, bleek bijna 154 miljoen keer zoveel massa te hebben als de zon, terwijl de massa van zijn metgezel 6,3 miljoen zonsmassa’s bedraagt. Het is voor het eerst dat de massa’s van een tweetal superzware zwarte gaten op deze manier zijn gemeten. Dat was mogelijk dankzij de relatieve nabijheid van het sterrenstelsel en de nauwkeurige waarnemingen die het team heeft kunnen doen op de Paranal-sterrenwacht in Chili. Daarbij hebben de astronomen gebruikgemaakt van de Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van ESO’s VLT. Astronomen hadden al het vermoeden dat zich in NGC 7727 twee zwarte gaten bevonden, maar hadden hun bestaan tot nu toe niet kunnen bevestigen, omdat we geen grote hoeveelheden hoogenergetische straling uit hun directe omgeving waarnemen, die hun bestaan zou hebben verraden. ‘Onze ontdekking impliceert dat er veel meer van deze overblijfselen van samensmeltende sterrenstelsels kunnen bestaan, waarin zich zware zwarte gaten schuilhouden die op ontdekking wachten,’ aldus Voggel. ‘Het totale aantal superzware zwarte gaten dat in het lokale heelal bekend is, zou hierdoor met dertig procent kunnen toenemen.’ (EE)
→ Volledig persbericht

18 november 2021
Astrofysici van de Universiteit van Surrey (VK) en het Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, Spanje) hebben vastgesteld dat een zwak hemelobject, ontdekt door een amateur-astronoom, een nog onbekend dwergsterrenstelsel is. Het stelsel heeft de aanduiding Pisces VII/Tri III gekregen. Amateur-astronoom Giuseppe Donatiello ontdekte het sterrenstelsel bij het bestuderen van openbaar beschikbare gegevens, en zijn vondst werd nader onderzocht door een team van professionele astrofysici, onder leiding van David Martinez-Delgado van het IAA, die gebruik maakten van betere opnamen die met de Telescopio Nazionale Galileo waren gemaakt. Deze laatste beelden waren detailrijk genoeg om te kunnen bevestigen dat het om een dwergstelsel gaat, maar om de precieze locatie van het stelsel te kunnen vaststellen zal het met nog grotere telescopen onderzocht moeten worden. Pisces VII/Tri III zou ofwel een solitair dwergstelsel kunnen zijn ofwel een satelliet van het Driehoekstelsel (M33). In het eerste geval is het ’t zwakste stelsel in zijn soort. In het tweede geval zou het pas de tweede satelliet van M33 die tot nu toe is gevonden. Naar verwachting zouden nog veel meer satellietstelsels om M33 moeten draaien, maar die zijn tot nu toe onvindbaar gebleven – mogelijk omdat ze dermate lichtzwak zijn dat ze gemakkelijk over het hoofd worden gezien. Om te kunnen bevestigen of Pisces VII/Tri III een eenling is of een satelliet van M33, zal de afstand van het dwergstelsel nauwkeurig moeten worden gemeten. En daarvoor zijn waarnemingen met een 8- of 10-meter telescoop nodig. (EE)
→ Astronomical object found by amateur identified as new dwarf galaxy

11 november 2021
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen een klein zwart gat buiten ons Melkwegstelsel weten op te sporen, door te kijken naar hoe het de beweging van een ster in zijn nabijheid beïnvloedt. Het is voor het eerst dat deze detectiemethode is gebruikt om een zwart gat buiten ons Melkwegstelsel te ontdekken. De methode zou van cruciaal belang kunnen zijn voor het opsporen van verborgen zwarte gaten in de Melkweg en in nabije sterrenstelsels, en zou licht kunnen werpen op de manier waarop deze geheimzinnige objecten ontstaan en evolueren. Het pas ontdekte zwarte gat, dat ongeveer elf keer zoveel massa heeft als onze zon, hield zich schuil in NGC 1850, een verzameling van duizenden sterren op ongeveer 160.000 lichtjaar afstand in de Grote Magelhaense Wolk – een klein buurstelsel van de Melkweg. De astronomen kwamen hem op het spoor via de zwaartekrachtsinvloed die hij uitoefent op de ster van vijf zonsmassa’s die om hem heen draait. Eerder hebben astronomen zulke kleine zwarte gaten al in andere sterrenstelsels weten op te sporen door de röntgenstraling te detecteren die zwarte gaten uitzenden wanneer ze materie opslokken of via de zwaartekrachtgolven die zwarte gaten uitzenden wanneer ze in botsing komen met elkaar of met neutronensterren. De meeste zwarte gaten van enkele zonsmassa’s verraden hun bestaan echter niet door het uitzenden van röntgenstraling of zwaartekrachtgolven. Ze kunnen alleen worden ontdekt als ze een gewone ster als begeleider hebben en diens beweging op een subtiele maar detecteerbare manier beïnvloeden. Het is voor het eerst dat een zwart gat in zo’n jonge sterrenhoop is aangetroffen (NGC 1850 is slechts ongeveer 100 miljoen jaar oud – een oogwenk naar astronomische maatstaven). Door ook andere, vergelijkbare sterrenhopen onder de loep te nemen, hopen de astronomen nog meer jonge zwarte gaten te kunnen opsporen, en deze te vergelijken met de grotere zwarte gaten in oudere sterrenhopen. Op die manier kan meer inzicht worden verkregen in de wijze waarop deze objecten ‘groeien’ door zich met sterren te voeden of met andere zwarte gaten samen te smelten. (EE)
→ Volledig persbericht

8 november 2021
Een groot internationaal onderzoeksteam heeft de meest recente ‘oogst’ aan gravitatiegolven gepresenteerd die met de speciaal voor dit doel gebouwde detectoren LIGO en Virgo zijn gedetecteerd. Tussen november 2019 en maart 2020 zijn 35 nieuwe detecties gedaan van zwaartekrachtgolven, veroorzaakt door paren van zwarte gaten die samensmelten (32) en door botsingen tussen neutronensterren en zwarte gaten (3). Dat brengt het totale aantal detecties op negentig. De geregistreerde zwaartekrachtgolven zijn afkomstig van gebeurtenissen die zich veelal op miljarden lichtjaren afstand hebben afgespeeld. Zwaartekrachtgolven werden in 1916 al voorspeld door Albert Einstein, maar zijn pas in september 2015 voor het eerst gemeten. Het gaat om extreem kleine rimpelingen in de lege ruimte - honderden malen per seconde en veel kleiner dan de middellijn van een atoomkern – die zich met de snelheid van het licht voortplanten. Ze worden onder meer opgewekt waar twee zwarte gaten of een zwart gat en een neutronenster om elkaar heen draaien. Hoe sneller de draaiing, des te ‘sterker’ de optredende zwaartekrachtgolven. Zo gaat er energie verloren, en gaan de beide objecten steeds dichter (en sneller) om elkaar heen wentelen. Uiteindelijk komt het daarbij tot een botsing. (EE)
→ Scientists detect a "tsunami" of gravitational waves

4 november 2021
Een nieuwe ontdekking werpt licht op de manier waarop fluor – een element dat als fluoride in onze botten en tanden zit – in het heelal wordt geproduceerd. Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), waarin de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) een partner is, heeft een team van astronomen dit element ontdekt in een sterrenstelsel dat zo ver weg is, dat het licht er meer dan twaalf miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Het is voor het eerst dat fluor in zo’n ver sterren-vormend sterrenstelsel is waargenomen (Nature Astronomy, 4 november). Het fluor is (in de vorm van waterstoffluoride) ontdekt in de grote gaswolken van het verre sterrenstelsel NGP-190387, dat we zien zoals het was toen het heelal nog maar 1,4 miljard jaar oud was (ongeveer tien procent van zijn huidige leeftijd). Aangezien sterren de elementen die zij in hun kern vormen uitstoten wanneer zij het einde van hun leven bereiken, impliceert deze detectie dat de sterren die het fluor hebben gemaakt, maar kort kunnen hebben geleefd. De astronomen denken dat Wolf-Rayetsterren, zeer massarijke sterren die slechts een paar miljoen jaar leven – een oogwenk naar kosmische maatstaven – de meest waarschijnlijke producenten van fluor zijn. Ze zijn nodig om de hoeveelheden waterstoffluoride te verklaren die zijn waargenomen. Wolf-Rayetsterren waren al eerder voorgesteld als mogelijke bronnen van kosmische fluor, maar tot nu toe wisten astronomen niet hoe belangrijk ze zijn bij de productie van dit element in het vroege heelal. De ontdekking in NGP-190387 is een van de eerste waarnemingen van fluor buiten het Melkwegstelsel en naburige sterrenstelsels. Wel hebben astronomen dit element eerder al waargenomen in verre quasars – heldere objecten die worden aangedreven door superzware zwarte gaten in het centrum van sommige sterrenstelsels. Maar nooit eerder was dit element waargenomen in een sterren-vormend sterrenstelsel zo vroeg in de geschiedenis van het heelal. (EE)
→ Volledig persbericht

3 november 2021
Bij recente waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen water ontdekt in het meest massarijke sterrenstelsel in het vroege heelal. In het bijna 13 miljard lichtjaar verre stelsel, dat bekendstaat als SPT0311-58, zijn behalve water ook grote hoeveelheden koolstofmonoxide aangetoond. De ontdekking suggereert dat de moleculaire ‘machinerie’ van het heelal al kort nadat de eerste sterren elementen zwaarder dan helium hadden geproduceerd op volle toeren draaide. Het is voor het eerst dat in een normaal sterren-vormend sterrenstelsel op deze grote afstand water is aangetroffen. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. SPT0311-58 bestaat eigenlijk uit twee sterrenstelsels en werd in 2017 voor het eerst opgemerkt. Toen al was duidelijk dat het stelsel reeds bestond toen het heelal nog maar 780 miljoen jaar oud was – het tijdperk waarin de eerste sterren en sterrenstelsels werden geboren. Astronomen denken dat de beide sterrenstelsels bezig zijn om zich samen te voegen. Het nu opgespoorde water is aangetroffen in de grootste van de twee ‘botsende’ stelsels. Zuurstof en koolstof in het bijzonder zijn elementen van de eerste generatie, en in moleculaire vorm zijn ze essentieel voor het leven zoals wij dat kennen. Water is, na moleculaire waterstof en koolstofmonoxide, bovendien het op twee na meest voorkomende molecuul in het heelal. (EE)
→ ALMA Scientists Detect Signs of Water in a Galaxy Far, Far Away

3 november 2021
Astronomen die het ‘nabije’ heelal verkennen met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben een groot onderzoek naar de ‘brandstofvoorraden’ in clusters van sterrenstelsels afgerond. Daarbij hebben ze duidelijke aanwijzingen gevonden dat de extreme omstandigheden in zo’n cluster funest kunnen zijn voor de ontwikkeling van een sterrenstelsel. Bij het onderzoek – de Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey (VERTICO) – is specifiek gekeken naar de relatief nabije Virgo-cluster (afstand 54 miljoen lichtjaar), die duizenden sterrenstelsels telt. Zijn grote omvang en nabijheid maken de cluster tot een gemakkelijk onderzoeksobject, maar hij is ook om andere redenen interessant: hij bevat een relatief grote populatie van sterrenstelsels die nog steeds bezig zijn om nieuwe sterren te vormen. Veel andere clusters in het heelal hebben nog maar zo weinig gas, dat de stervorming bijna is stilgevallen. In het kader van het VERTICO-project zijn de gasvoorraden van 51 sterrenstelsels in de Virgo-cluster nauwkeurig waargenomen. Uit de waarnemingen blijkt dat de omstandigheden in de cluster zo extreem en onherbergzaam zijn dat de stervorming in sommige stelsels wordt geremd – een proces dat ‘galaxy quenching’ wordt genoemd. De belangrijkste oorzaak ligt bij het ijle, miljoenen graden hete gas dat de ruimte tussen de sterrenstelsels van de Virgo-clusters vult. Sterrenstelsels die met hoge snelheden door het hete gas in de cluster bewegen, ondervinden daarbij zoveel ‘tegenwind’ dat ze grote hoeveelheden koud moleculair gas – de ‘brandstof’ voor de vorming van nieuwe sterren – verliezen. Het nieuwe onderzoek bevestigt het al bestaande vermoeden dat dit mechanisme een van de belangrijkste oorzaken is voor het stilvallen van de stervorming in sterrenstelsels. De onderzoeksresultaten worden binnenkort gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplement Series. (EE)
→ A Cosmic Whodunit: ALMA Study Confirms What’s Robbing Galaxies of Their Star-Forming Gas

22 oktober 2021
Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop hebben astronomen meer inzicht gegeven in de vroegste fase van een supernova-explosie. De ster-explosie, met de aanduiding SN 2020fqv, speelde zich af in de onderlinge wisselwerkende Vlinderstelsels, die zich op een afstand van ongeveer 60 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Maagd bevinden. De supernova werd in april 2020 ontdekt door de Zwicky Transient Facility van de Palomar-sterrenwacht in Californië. Ook de TESS-satelliet, eigenlijk bedoeld voor het opsporen van exoplaneten, registreerde het verschijnsel. En niet veel later werden tevens de Hubble-ruimtetelescoop en diverse telescopen op aarde erop gericht. Hubble onderzocht het materiaal in de naaste omgeving van de ster – materiaal dat de ster in zijn laatste levensjaar heeft uitgestoten. Deze waarnemingen hebben astronomen in staat gesteld om te begrijpen wat er met de ster gebeurde vlak voordat hij explodeerde. Daarnaast zijn oudere Hubble-waarnemingen gebruikt om inzicht te krijgen in de tien jaar daarvoor. Aan de hand van de verzamelde gegevens heeft een team van astronomen, onder leiding van Samaporn Tinyanon van de Universiteit van Californië te Santa Cruz, op drie verschillende manieren de massa van de exploderende ster kunnen bepalen. Zo werden de eigenschappen en de evolutie van de supernova vergeleken met theoretische modellen, werd informatie uit een Hubble-archiefopname van de ster uit 1997 gebruikt om sterren met een hogere massa uit te sluiten, en kon een rechtstreekse meting worden gedaan van de hoeveelheid zuurstof in de supernova. De gevonden resultaten waren in goede overeenstemming met elkaar: de ontploffende ster moet ongeveer 14 tot 15 keer zoveel massa hebben gehad als onze zon. Dat versterkt het vertrouwen in de verschillende methoden waarmee astronomen de massa’s van supernova’s schatten. (EE)
→ Hubble Gives Unprecedented, Early View of a Doomed Star’s Destruction

18 oktober 2021
Een internationaal team van onderzoekers, onder wie astronomen van de Nederlandse Instituten voor radioastronomie (ASTRON) en ruimteonderzoek (SRON) en van de Universiteit Leiden, heeft voor het eerst de volledige omvang waargenomen van de evolutie van heet gas dat door een actief zwart gat wordt geproduceerd. Het uitgestoten gas omvat een veel groter gebied dan eerder werd gedacht en treft objecten tot in de wijde omgeving (Nature Astronomy, 18 oktober). De bevindingen zijn gebaseerd op onderzoek van Nest200047, een verder onbeduidende groep van sterrenstelsels op ongeveer 200 miljoen lichtjaar afstand. Het centrale sterrenstelsel herbergt een spectaculair zwart gat dat actief bezig is om alle omringende materie op te slokken en al doende krachtige stromen deeltjes uitstoot. Deze deeltjes hebben paren van bellen en filamenten van heet gas gevormd die geleidelijk van het zwarte gat zijn weggedreven. Ze bereiken afstanden van honderdduizenden lichtjaren en botsen op alles wat in hun weg staat. De structuren die nu waarneembaar zijn, doen sterk denken aan de paddenstoelvormige rookpluimen die door vulkaanuitbarstingen in de atmosfeer van de aarde ontstaan. Timothy Shimwell (ASTRON), co-auteur van de studie, is opgetogen over het resultaat. ‘Al vele jaren proberen onderzoekers uit te vinden hoeveel invloed een zwart gat op diens omgeving kan uitoefenen. De beelden die we van dit ongelooflijke stelsel hebben gemaakt, laten zien dat het antwoord ‘verbluffend groot’ is: het zwarte gat beïnvloedt niet alleen het gaststelsel, maar een enorme intergalactische omgeving die honderden andere sterrenstelsels kan bevatten.’ De waarnemingen die dit onderzoek mogelijk hebben gemaakt, zijn uitgevoerd door de Low Frequency Array (LOFAR) en de extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array (eROSITA). LOFAR, dat in Nederland is gevestigd, is de grootste radiotelescoop voor lage frequenties ter wereld, en eROSITA is een ultramodern röntgeninstrument dat deel uitmaakt van de Russisch/Duitse ruimtetelescoop Spektr-RG. (EE)
→ Volcanic ‘activity’ in black holes blows monumental bubbles spanning hundreds of thousands of light years

18 oktober 2021
Sterrenkundigen wisten al dat ons eigen Melkwegstelsel is ‘gegroeid’ door kleinere sterrenstelsels op te slokken. Maar nu heeft een Italiaans-Nederlands onderzoeksteam aangetoond dat een klein buurstelsel van de Melkweg op zijn beurt ook weer een, nog kleiner, sterrenstelsel uit een andere omgeving heeft ingelijfd (Nature Astronomy, 18 oktober). Volgens de heersende theorie zijn grote sterrenstelsels zoals onze Melkweg ontstaan door samensmeltingen met kleinere sterrenstelsels. De afgelopen jaren zijn daarvoor de bewijzen gevonden dankzij de Gaia-satelliet. Een Italiaans-Nederlands onderzoeksteam wilde nu ook het vermoeden aantonen dat kleine sterrenstelsels op hun beurt weer uit nog kleinere stelsels bestaan. Om hun hypothese te toetsen, onderzochten zij de Grote Magelhaense Wolk, een buurstelsel van onze Melkweg. Ze keken daarbij in het bijzonder naar bolvormige sterrenhopen, ook wel ‘bolhopen’ genoemd. Bolhopen zijn groepen van duizenden tot miljoenen sterren. Het idee is dat de kern van zo’n bolhoop stand weet te houden, zelfs na miljarden jaren van duw- en trekwerk in een sterrenstelsel. De onderzoekers hebben de chemische samenstelling geanalyseerd van elf van deze bolhopen die zijn waargenomen met de Very Large Telescope en de Magellan-telescopen in Chili. Van de elf onderzochte bolhopen in de Grote Magelhaense Wolk bleek er één een duidelijk afwijkende chemische samenstelling te hebben. Het gaat om bolhoop NGC 2005. Deze bolhoop telt nog ongeveer 200.000 sterren en bevindt zich op 750 lichtjaar van het centrum van de Grote Magelhaense Wolk. NGC 2005 bevat onder andere minder zink, koper, silicium en calcium dan de tien andere bolhopen. De onderzoekers beredeneren op basis van de chemische samenstelling van NGC 2005 dat de bolhoop een overblijfsel moet zijn van een klein sterrenstelsel waarin de sterren vrij langzaam werden gevormd. Miljarden jaren geleden zou dat kleine sterrenstelsel zijn samengesmolten met de, toen nog niet zo heel grote, Grote Magelhaense Wolk. In de loop van de tijd is het grootste deel van het kleine sterrenstelsel uit elkaar getrokken en zijn de meeste sterren verspreid geraakt, maar bleef het centrum, bolhoop NGC 2005, achter. Onderzoeker Davide Massari, werkzaam in Italië en bij de Rijksuniversiteit Groningen, is verheugd: ‘We zien dus eigenlijk een overblijfsel van een eerdere samensmelting. En we hebben nu voor het eerst overtuigend aangetoond dat kleine sterrenstelsels in de buurt van onze Melkweg op hun beurt zijn opgebouwd uit nog kleinere sterrenstelsels.’ 
→ Oorspronkelijk persbericht

8 oktober 2021
Zeven jaar geleden registreerde de Hubble-ruimtetelescoop een object aan de hemel dat er zo vreemd uitziet dat astronomen er jaren over hebben gedaan om een verklaring te vinden. Het blijkt een vervormde afbeelding te zijn van een ver sterrenstelsel. Door het zwaartekrachtlenseffect zijn drie identieke afbeeldingen van dit stelsel te zien. Het vreemde object werd in 2013 bij toeval opgemerkt door astronoom Timothy Hamilton van Shawnee State University in Portsmouth, Ohio (VS) en staat sindsdien bekend als ‘Hamiltons Object’. Het bestaat uit twee ‘bulges’ (een bulge is het sterrenrijke centrale deel van een sterrenstelsel) met minstens drie evenwijdige strepen ernaast. Een team onder leiding van Richard Griffiths van de Universiteit van Hawaï heeft nu vastgesteld dat de strepen de uitgerekte beelden zijn van één en hetzelfde sterrenstelsel, dat zich op meer dan 11 miljard lichtjaar afstand bevindt. En ze blijken elkaars spiegelbeelden te zijn. Deze kosmische fata morgana wordt veroorzaakt door een voorheen onbekende cluster van sterrenstelsels die van ons uit gezien vóór het verre sterrenstelsel staat. Met zijn enorme zwaartekracht vervormt deze cluster de ruimte, waardoor we een vergrote afbeelding van het verre stelsel te zien krijgen. Er zijn veel meer voorbeelden bekend van zulke ‘gelensde’ sterrenstelsels, maar die zien er doorgaans heel anders uit. In dit geval blijkt er iets bijzonders aan de hand te zijn: het achtergrondstelsel ligt aan weerszijden van een ‘rimpeling’ in de ruimte, die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van opeenhopingen van donkere materie – het onzichtbare spul waaruit het grootste deel van de massa in het heelal bestaat. Doordat het licht van het verre stelsel precies langs deze rimpeling door de voorgrondcluster heen gaat, ontstaan twee gespiegelde afbeeldingen, plus een derde afbeelding rechts daarvan. Het effect is enigszins vergelijkbaar met de heldere lichtpatronen die op een zonnige dag op de bodem van een zwembad te zien zijn. Uit een reconstructie van de derde gelensde afbeelding blijkt dat we tegen de zijkant van het verre sterrenstelsel aan kijken. Het gaat om een balkspiraalstelsel met omvangrijke stervormingsgebieden. (EE)
→ ‘Double’ Galaxy Mystifies Hubble Astronomers

22 september 2021
Met het ALMA-observatorium (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Noord-Chili zijn zes verre, zware sterrenstelsels ontdekt die geen 'brandstof' meer hebben voor de vorming van nieuwe sterren. Astronomen begrijpen niet goed hoe dat mogelijk is: vanwege hun grote afstand en de bijbehorende reistijd van het licht worden de sterrenstelsels waargenomen zoals ze er in de jeugd van het heelal uitzagen - hooguit drie miljard jaar na de oerknal - en algemeen werd aangenomen dat grote, zware stelsels in die periode over kolossale hoeveelheden koud waterstofgas beschikken, waaruit gedurende lange tijd nieuwe sterren kunnen ontstaan. De zes sterrenstelsels zijn bestudeerd met de Hubble Space Telescope, die de hoeveelheid sterlicht opmat, en met ALMA, die de warmtestraling registreerde van koel stof. Op basis van de ALMA-waarnemingen kon vervolgens een goede schatting worden gemaakt van de beschikbare voorraad koud gas in de stelsels. Die bleek vrijwel volledig te zijn uitgeput. Dat doet vermoeden dat er - voorlopig althans - geen nieuwe sterren meer zullen ontstaan. Vanwege hun grote afstanden zijn de sterrenstelsels (ondanks hun massa) erg lichtzwak. Bij de waarnemingen werd dankbaar gebruik gemaakt van het zwaartekrachtlenseffect: het licht van de verre achtergrondstelsels wordt versterkt (en vervormd) door de zwaartekracht van een zware cluster van sterrenstelsels op de voorgrond. Een mogelijke verklaring voor de afwezigheid van koud gas is dat energierijke straling van een centraal superzwaar zwart gat het interstellaire gas in de stelsels sterk verhit. Toekomstige waarnemingen kunnen daar uitsluitsel over geven. De nieuwe resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature. (GS)
→ ALMA Scientists Uncover the Mystery of Early Massive Galaxies Running on Empty

22 september 2021
Sterrenkundigen hebben voor het eerst met succes een nieuwe methode uitgetest om quasars te 'wegen'. Quasars zijn de extreem heldere kernen van ver verwijderde sterrenstelsels. In het centrum bevindt zich een superzwaar zwart gat dat materie uit de omgeving opslokt. Voordat dat gas in het zwarte gat verdwijnt, hoopt het zich op in een zogeheten accretieschijf, waar de temperatuur kan oplopen tot vele tienduizenden graden - vandaar de grote helderheid van quasars. Op grotere afstand van het zwarte gat cirkelt gas rond het zwarte gat met snelheden van duizenden kilometers per seconde, in de zogeheten broad (emission) line region (BLR). Als je van dat gas zowel de snelheid als de afstand tot het centrum van de quasar weet, is het eenvoudig om de massa van het zwarte gat te bepalen. Vanwege de enorme afstanden van quasars, en de relatief geringe afmetingen van het BLR-gebied, was dat tot nu toe echter onmogelijk. Met behulp van een nieuwe techniek, spectro-astrometrie geheten, is het nu voor het eerst wél gelukt. Bij deze techniek worden spectroscopische metingen geïntegreerd met nauwkeurige positiebepalingen. Een team onder leiding van Felix Bosco van het Max Planck Institut für Astronomie heeft zulke metingen verricht aan quasar J2123-0050 in het sterrenbeeld Waterman. Die quasar staat zo ver weg dat zijn licht er 10,9 miljard jaar over heeft gedaan om op aarde aan te komen. De astronomen, onder wie Joe Hennawi van de Leidse Sterrewacht, concluderen op basis van hun metingen dat het superzware gat in de kern van de quasar 1,8 miljard keer zo zwaar moet zijn als de zon. De resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De metingen aan J2123-0050 zijn verricht met een gevoelig instrument op de 8,1-meter Gemini North Telescope op Mauna Kea, Hawaii. De astronomen verwachten dat toekomstige monstertelescopen zoals de Europese 39-meter Extremely Large Telescope van vrijwel alle quasars in het heelal op deze manier de massa kan bepalen. (GS)
→ How to weigh a quasar

14 september 2021
In 2037 zal er een supernova opvlammen aan de sterrenhemel. Helaas wel zo ver weg dat hij alleen met grote telescopen zichtbaar zal zijn. Sterrenkundigen kunnen de sterexplosie voorspellen omdat het licht van de supernova langs andere wegen al eerder op aarde is aangekomen, dankzij het zogeheten zwaartekrachtlenseffect. Supernova Requiem, zoals hij is genoemd, explodeerde ca. 10 miljard jaar geleden in een extreem ver verwijderd sterrenstelsel. Het licht van de supernova werd tijdens zijn lange reis naar de aarde afgebogen en versterkt door de zwaartekracht van een zware cluster van sterrenstelsels (MACS J0138.0-2155) die zich tussen het verre stelsel en de aarde in bevindt. Daarbij werd het beeld van het achtergrondstelsel in vieren gesplitst en sterk vervormd. In drie van die vier beeldjes (ook wel 'lichtbogen' genoemd) was in 2016 een sterretje zichtbaar, zo ontdekte Gabe Brammer van de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken op archieffoto's van de Hubble Space Telescope. Brammer realiseerde zich dat het moest gaan om drie afzonderlijke beeldjes van een supernova-explosie. Omdat het licht van die drie beeldjes langs verschillende routes op aarde is aangekomen, met net iets verschillende reistijden, zullen de drie supernova-beeldjes indertijd niet tegelijkertijd zijn verschenen, maar de oude Hubble-opnamen boden geen informatie over die tijdverschillen. Op basis van een model van de massaverdeling in de voorgrondcluster hebben sterrenkundigen nu echter berekend dat de supernova in 2037 opnieuw zal moeten oplichten, in een vierde beeldje van het verre sterrenstelsel. Uit waarnemingen die tegen die tijd ongetwijfeld verricht gaan worden, kunnen astronomen niet alleen informatie afleiden over de verdeling van zichtbare en donkere materie in de cluster, maar ook over de afstanden van zowel de cluster als het achtergrondstelsel. De analyse en de 'voorspelling' zijn op 13 maart gepubliceerd in Nature Astronomy. (GS)
→ Rerun of Supernova Blast is Expected to Appear in 2037

1 september 2021
Volgens de gangbare theorie blazen lichte sterren als onze zon hun verschillende lagen zachtjes weg als ze sterven, terwijl zware sterren als supernova’s exploderen. Maar om de een of andere reden zijn sterrenkundigen er nog niet in geslaagd supernova’s te ontdekken van sterren die zwaarder zijn dan achttien zonsmassa’s. Een team onder leiding van SRON-sterrenkundigen heeft nu een nieuwe aanwijzing gevonden die het bestaan van dit mysterie bevestigt (The Astrophysical Journal Letters, 31 augustus). Het onderzoeksteam bestudeerde het sterrenstelsel Arp 299 met de XMM Newton-ruimtetelescoop, waarmee ze de grote hoeveelheden verschillende chemische elementen wilden meten die normaal gesproken vrijkomen wanneer een zware ster ontploft. Toen de onderzoekers de gemeten hoeveelheden ijzer, neon en magnesium vergeleken met bestaande modelberekeningen die beschrijven hoe sterren hun directe omgeving verrijken, bleken die behoorlijk van elkaar te verschillen. ‘Dit is een nieuwe aanwijzing dat heel zware sterren niet als supernova’s eindigen,’ aldus hoofdauteur Junjie Mao (Hiroshima/Strathclyde/SRON). ‘Als we de verwachte bijdrage door supernova’s zwaarder dan 23 tot 27 zonsmassa’s uit de modelberekening voor chemische verrijking weglaten, dan is het verschil tussen het model en onze waarnemingen ineens veel minder groot.’ Sterrenkundigen begrijpen nog steeds niet waarom sterren van ongeveer achttien zonsmassa’s niet gehoorzamen aan de conventionele theorie voor sterevolutie, en weigeren te ontploffen. Een mogelijke verklaring is dat ze rechtstreeks ineenstorten tot een zwart gat, zonder te exploderen. Een pas geboren ster bestaat grotendeels uit waterstof, het lichtste element in het heelal. De enorme zwaartekracht zorgt ervoor dat de druk in de sterkern oploopt, waardoor waterstof via kernfusie wordt omgezet in helium. Dit verschijnsel trekt als een brandende schil naar de buitenste lagen, waarbij een heliumkern overblijft. Wanneer deze kern zwaar genoeg wordt, doet de zwaartekracht zijn werk weer en komt er een fusieproces op gang, waarbij helium wordt omgezet in koolstof en zuurstof. Uiteindelijk ontstaat een schillenstructuur als die van een ui, met lagen van zwaardere elementen dichter bij de kern. Sterren zwaarder dan acht zonsmassa’s krijgen lagen van waterstof, helium, zuurstof, koolstof, neon, natrium en magnesium, en een kern van ijzer. Onder normale omstandigheden versmelt ijzer niet zodat ijzer zich ophoopt in de sterkern, totdat deze bezwijkt onder het eigen gewicht en er een kettingreactie op gang komt: een supernova. Dit zou moeten gebeuren bij alle sterren die zwaar genoeg zijn om ijzer in hun kern op te slaan. Maar om onduidelijke redenen vinden sterrenkundigen steeds meer bewijs dat dit niet opgaat voor sterren die zwaarder zijn dan achttien zonsmassa’s.
→ Oorspronkelijk artikel

30 augustus 2021
Sterrenstelsels vervuilen hun eigen omgeving, zo hebben astronomen ontdekt. Een team van Australische astronomen onder leiding van Alex Cameron en Deanne Fisher van het ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) heeft met behulp van een nieuw camerasysteem van de Keck-sterrenwacht op Hawaï namelijk kunnen bevestigen dat wat een sterrenstelsel in gaat een stuk schoner is dan wat eruit komt (Astrophysical Journal, 30 augustus). Sterrenstelsels trekken enorme wolken van gas uit hun omgeving aan, en gebruiken dat gas om nieuwe sterren te ‘maken’. Dat binnenstromende gas bestaat vrijwel geheel uit waterstof en helium. Met behulp van de Keck Cosmic Web Imager hebben de astronomen nu vastgesteld dat de de sterren die uit dit verse gas ontstaan, uiteindelijk enorme hoeveelheden gas terug de ruimte in blazen, voornamelijk door middel van supernova-explosies. Dat uitgestoten gas is dan echter ‘vervuild’ met veel andere elementen, zoals zuurstof, koolstof en ijzer. Voor hun bevindingen hebben de onderzoekers het ongeveer 500 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel Mrk 1486, waarin in hoog tempo nieuwe sterren ontstaan, onder de loep genomen. Dat stelsel leende zich heel goed voor dit onderzoek, omdat we vanaf de aarde precies tegen de ‘zijkant’ ervan aankijken, waardoor het uitstromende gas gemakkelijk kan worden waargenomen. De waarnemingen laten zien dat de instroom en uitstroom van gassen op een specifieke manier gebeurt. Als je het sterrenstelsel als een ronddraaiende schijf voorstelt, komt het schone toestromende gas langs de rand binnen, waar het tot nieuwe sterren condenseert. Wanneer deze sterren later ontploffen, blazen ze het ‘vervuilde’ gas via boven- en onderkant van de schijf naar buiten. (EE)
→ Galaxies pump out contaminated exhausts

25 augustus 2021
Een Nederlands team van astronomen heeft ontdekt dat het herhalende patroon in de kosmische radioflitser FRB20180916B niet wordt veroorzaakt door de krachtige sterrenwind van een begeleidende ster, zoals eerder werd vermoed. De flitsen komen mogelijk van een zeer sterk gemagnetiseerde maar eenzame neutronenster, een zogeheten magnetar. De astronomen deden deze ontdekking door waarnemingen met twee van de grootste radiotelescopen ter wereld – LOFAR en Westerbork – met elkaar te combineren (Nature, 25 augustus). Snelle radioflitsen behoren tot de heftigste uitbarstingen in het heelal, maar astronomen dachten tot nu toe dat deze flitsen door een ‘mist’ van elektronen werden verhuld. De nieuwe waarnemingen laten zien dat dit toch niet het geval is. De onderzoekers bestudeerden de snelle radioflitser FRB20180916B op twee golflengten tegelijk: de één veel korter dan de andere. Radioflitsen zijn zeer energierijke uitbarstingen die slechts een duizendste van een seconde duren. Sommige snelle radioflitsers zenden meerdere flitsen uit, FRB20180916B zelfs met regelmaat. Sterrenkundigen vermoedden daarom dat de flitsen van dubbelsterren afkomstig zijn. Die draaien zeer regelmatig om elkaar heen, en kunnen elkaar met hun sterrenwind verduisteren. Zo’n sterrenwind zou kortgolvige radiostraling moeten doorlaten, maar de langgolvigere radiostraling niet. Om dat idee te testen, hebben de astronomen de LOFAR-telescoop met de vernieuwde Westerbork-telescoop gecombineerd. Zo konden ze FRB20180916B op twee radiogolflengten tegelijk waarnemen. Westerbork detecteerde radiostraling met een golflengte van 21 centimeter; LOFAR ‘keek’ op een golflengte van 3 meter. Beide telescopen maakten een hogesnelheidsfilm van de bron, met duizenden beeldjes per seconde. Deze opnamen werden met behulp van een zelflerende supercomputer direct geanalyseerd. De verwachting was dat FRB20180916B vooral kortgolvige radioflitsen zou vertonen. Maar in plaats daarvan werden twee dagen van kortgolvige flitsen afgewisseld met drie dagen van langgolvige flitsen. Dat betekent dat het ‘dubbelsterwindmodel’ niet kan kloppen: er moet iets anders aan de hand zijn. Onderzoeksleider Joeri van Leeuwen (ASTRON/UvA) wijst het feit dat de snelle radioflitsen ongehinderd kunnen ontsnappen erop dat ze waarschijnlijk afkomstig zijn van magnetars. Dat zijn neutronensterren met een dichtheid vele malen hoger dan lood, en een gigantisch sterk magnetisch veld. In het geval van FRB20180916B zou het dan moeten gaan om een langzaam draaiende magnetar. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

17 augustus 2021
Een internationaal team van astronomen heeft de meest gedetailleerde beelden ooit gepubliceerd van sterrenstelsels buiten ons eigen Melkwegstelsel. De beelden zijn gemaakt met gegevens die zijn verzameld met de door ASTRON gebouwde en beheerde Low Frequency Array (LOFAR), een radiotelescoop die bestaat uit een netwerk van meer dan 70.000 kleine antennes, verspreid over negen Europese landen, met het centrum in Exloo, Nederland. Het LOFAR-netwerk maakt opnamen op FM-radiofrequenties die, in tegenstelling tot bronnen met een kortere golflengte zoals zichtbaar licht, geen hinder ondervinden van de wolken van stof en gas die hemelobjecten aan het zicht kunnen onttrekken. Gebieden in de ruimte die voor onze ogen donker lijken, kunnen in werkelijkheid helder stralen op radiogolflengten, zodat astronomen in het inwendige van stervormingsgebieden of in de kernen van sterrenstelsels kunnen kijken. De nieuwe beelden verleggen de grenzen van wat we over sterrenstelsels en superzware zwarte gaten weten. Een speciale uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics is gewijd aan elf onderzoeksartikelen waarin deze beelden en de wetenschappelijke resultaten worden beschreven. De opnamen tonen het inwendige van nabije en verre sterrenstelsels met een resolutie die twintig keer groter is dan gewone LOFAR-opnamen. Dit is te danken aan de unieke manier waarop het team de array heeft gebruikt. De meer dan 70.000 LOFAR-antennes staan verspreid over Europa, maar de meeste staan in Nederland. Bij normaal gebruik worden alleen de signalen van antennes die zich in Nederland bevinden gecombineerd, en ontstaat een ‘virtuele’ telescoop met een middellijn van 120 kilometer. Door de signalen van alle Europese antennes te gebruiken, heeft het team deze diameter opgevoerd tot bijna 2000 kilometer, waardoor de resolutie met een factor twintig is toegenomen. Dankzij deze hoge resolutie hebben de astronomen kunnen ‘inzoomen’ op de superzware zwarte gaten die zich in de kernen van veel sterrenstelsels verschuilen. Veel van deze zwarte gaten zijn ‘actief’, wat betekent dat ze materie uit hun omgeving opslokken en in de vorm van krachtige ‘straalstromen’ of jets terug de ruimte in blazen. Deze jets zijn onzichtbaar voor het blote oog, maar stralen heel helder op radiogolflengten. De nieuwe LOFAR-opnamen laten zien wat er gebeurt wanneer superzware zwarte gaten zulke radiojets ontwikkelen – iets wat tot nu toe niet mogelijk was bij frequenties in de buurt van de FM-radioband. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

13 augustus 2021
De eetpatronen van superzwarte gaten geven inzicht in hun afmetingen, zo blijkt uit nieuw onderzoek door astronomen van de Universiteit van Illinois. Het onderzoek laat zien dat er een duidelijk verband bestaat tussen de massa van een zwart gat dat gas uit zijn omgeving aantrekt en de helderheidsvariaties die het object daarbij vertoont (Science, 12 augustus). Superzware zwarte gaten hebben miljoenen tot miljarden keren zoveel massa als onze zon en bevinden zich doorgaans in het centrum van zware sterrenstelsels. Als ze ‘sluimeren’ en zich niet voeden met gas en sterren in hun omgeving, zenden deze objecten heel weinig licht en andere vormen van straling uit. De enige manier waarop astronomen ze dan kunnen waarnemen is via de zwaartekrachtsinvloed die zij op nabije sterren en gaswolken uitoefenen. Superzware zwarte gaten die snel groeien zenden indirect wél enorme hoeveelheden licht uit. Dat licht is afkomstig van de ziedend hete materie die zich rond hen ophoopt – de zogeheten accretieschijf. Dat licht is echter niet constant. Om nog niet geheel duidelijke redenen vertoont het flakkeringen op tijdschalen van enkele uren tot tientallen jaren. Dit fluctuatiepatroon is niet constant: het vertoont geleidelijke variaties. Wat de astronomen nu hebben ontdekt is dat de karakteristieke tijdschaal waarop deze variaties zich afspelen langer is naarmate een zwart gat meer massa heeft. Dat suggereert dat de flakkeringen in de accretieschijven rond zwarte gaten worden veroorzaakt door een universeel proces. (EE)
→ Black hole size revealed by its eating pattern

5 augustus 2021
Exploderende sterren veroorzaken spectaculaire lichtshows, maar die zijn lang niet altijd goed te zien. Nieuw onderzoek wijst erop dat veel verre supernova-explosies op zichtbare golflengten aan het zicht onttrokken worden door dichte stofwolken. Dat verklaart waarom het aantal ster-explosies dat in verre sterrenstelsels is waargenomen ver achterblijft bij de voorspellingen van astrofysici. Om zulke verborgen supernova’s op te sporen, heeft een team onder leiding van Ori Fox van het Space Telescope Science Institute gegevens van de vorig jaar ‘gepensioneerde’ ruimtetelescoop Spitzer uitgeplozen. Spitzer nam het heelal waar in infrarood licht, dat – anders dan zichtbaar licht – door stofwolken heen dringt. (Stof is de term die astronomen gebruiken voor uiterst kleine vaste deeltjes in de ruimte.) Op basis van hun onderzoek van veertig stofrijke sterrenstelsels, komen Fox en zijn team tot de conclusie dat supernova’s inderdaad zo vaak voorkomen als verwacht – een verwachting die is gebaseerd op de huidige inzichten over hoe zware sterren evolueren. Ruwweg de helft van alle verre supernova-explosies blijkt over het hoofd te worden gezien, omdat ze schuilgaan achter dichte wolken van stof. In het nabije heelal speelt dit probleem niet. De daar aanwezige sterrenstelsels hebben hun stervormingstempo vertraagd en zijn daardoor doorgaans minder ‘stoffig’. De sterrenstelsels die we verder weg in het heelal waarnemen lijken van ons uit gezien echter jonger: ze produceren in een hoger tempo sterren en daarbij komt veel stof vrij. Dit stof absorbeert en verstrooit optisch en ultraviolet licht, waardoor het onze telescopen niet kan bereiken. Onderzoekers vermoedden daarom al langer dat veel supernova’s onopgemerkt blijven. (EE)
→ Stars Are Exploding in Dusty Galaxies. We Just Can’t Always See Them

29 juli 2021
Nieuw onderzoek door wetenschappers die gebruik maken van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) wijst erop dat sterrenstelsels die op enig moment veel gas zijn kwijtgeraakt niet per se ten dode opgeschreven hoeven te zijn. Het uitgestoten gas kan ook weer ‘terugvallen’ en alsnog voor de vorming van nieuwe sterren zorgen. De meeste sterrenstelsels maken deel uit van clusters. De ruimte tussen deze stelsels is gevuld met heet gas, dat het intracluster-medium wordt genoemd. Terwijl de sterrenstelsels zich met hoge snelheden binnen hun cluster verplaatsen, ondervinden ze een ‘tegenwind’ van dat gas, die ervoor zorgt dat de stelsels gas kwijtraken. In de loop van de tijd kan hierdoor de gasvoorraad in de stelsels uitgeput raken, waardoor ze geen nieuwe sterren meer kunnen vormen. Computersimulaties hebben echter laten zien dat niet al het gas dat door deze ‘ramdruk’ uit de stelsels ontsnapt definitief verloren hoeft te zijn. De gaswolken zouden namelijk lang niet altijd genoeg snelheid krijgen om echt te ontsnappen. ALMA-waarnemingen van een groot spiraalstelsel in de Comacluster, op ongeveer 320 miljoen lichtjaar van de aarde, hebben deze voorspelling nu bevestigd. Het stelsel, NGC 4921, vertoont lokaal weliswaar duidelijke gevolgen van ramdruk, maar elders hebben zich juist weer nieuwe gasvoorraden gevormd. Het vermoeden bestaat dat magnetische velden ervoor hebben gezorgd dat het gas niet definitief uit het stelsel heeft kunnen ontsnappen. Hoeveel gas er naar NGC 4921 is teruggevallen en hoeveel nieuwe sterren als gevolg daarvan kunnen ontstaan, is echter nog onduidelijk. (EE)
→ Scientists Observe Gas Re-accretion in Dying Galaxies for the First Time

28 juli 2021
Een internationaal team van astronomen, onder wie Elisa Costantini (SRON), heeft voor het eerst licht waargenomen afkomstig van de achterkant van een zwart gat. Deze straling komt oorspronkelijk uit de corona rondom het zwarte gat, als röntgenstraling. Na een reeks sterke röntgenflitsen vanaf de voorkant volgde een serie zwakke flitsen, die vanaf de achterkant moeten zijn weerkaatst op de accretieschijf rond het zwarte gat (Nature, 29 juli). Terwijl de onderzoekers een superzwaar zwart gat bekeken dat lustig röntgenstraling aan het rondstrooien was in het centrum van een sterrenstelsel hier 800 miljoen lichtjaar vandaan, viel hen een interessant patroon op. Ze zagen een reeks heldere röntgenflitsen — spannend, maar niet ongehoord. Maar toen ving de telescoop iets onverwachts op: een stel röntgenflitsen die zwakker, later en van een andere golflengte waren. De oorspronkelijke motivatie achter het onderzoek was om een mysterieuze eigenschap van veel zwarte gaten te onderzoeken. Als kosmisch gas richting een superzwaar zwart gat valt, vormt het een zogenoemde corona rondom het zwarte gat, die röntgenstraling uitzendt. Dit röntgenlicht kan worden bestudeerd om een zwart gat te karakteriseren en in kaart te brengen. Het gas binnen een corona wordt miljoenen graden heet: genoeg om elektronen van atomen te scheiden, zodat er een gemagnetiseerd plasma ontstaat. De magnetische veldlijnen zitten gevangen in de krachtige rotatie van het zwarte gat, waardoor ze zodanig opgewonden en verstrikt raken dat ze uiteindelijk breken. Dit proces is zo vergelijkbaar met wat er rondom onze zon gebeurt dat het dezelfde naam heeft gekregen: corona. Voor hun onderzoek richtten de astronomen de ruimtetelescopen NuSTAR (NASA) en XMM-Newton (ESA) op het sterrenstelsel I Zwicky 1. Ze detecteerden een reeks röntgenflitsen, en terwijl ze die bestudeerden merkten ze een serie zwakkere flitsen op. Ze kwamen erachter dat dit dezelfde flitsen zijn, maar dan van de achterkant, als echo teruggekaatst op de accretieschijf rond het zwarte gat – een eerste glimp van de achterkant van een zwart gat dus. 
→ Oorspronkelijk persbericht

26 juli 2021
Astronomen hebben de kortste gammaflits ooit geregistreerd die door de implosie van een zware ster is veroorzaakt. De stoot gammastraling, die afkomstig was uit een sterrenstelsel op 6,6 miljard lichtjaar, duurde maar 0,6 seconde. Normaal gesproken duurt de gammaflits die door zo’n supernova-explosie wordt veroorzaakt minstens tweemaal zo lang (Nature Astronomy, 26 juli). Gammaflitsen behoren tot de helderste en meest energierijke gebeurtenissen in het heelal. Maar over de oorzaak van deze kortstondige verschijnselen bestaat nog onduidelijkheid. Op basis van hun duur maken astronomen onderscheid tussen twee soorten. Korte gammaflitsen duren korter dan twee seconden en worden vermoedelijk veroorzaakt door botsingen tussen neutronensterren. Gammaflitsen die langer duren worden in verband gebracht met supernova-explosies, die worden veroorzaakt door het ineenstorten van zware sterren. De ontdekking van de extreem korte gammaflits GRB 200826A, die tijdens een supernova optrad, laat echter zien dat de sommige gammaflitsen zich niet aan deze tweedeling houden. Een onderzoeksteam onder leiding van promovendus Tomás Ahumada van de Universiteit van Maryland denkt dat sommige supernova-gerelateerde gammaflitsen kort lijken, omdat de bundels van gammastraling die aan de polen van de instortende ster ontspringen niet krachtig genoeg zijn om volledig aan de ster te ontsnappen, waardoor de gammaflits bijna mislukt. Andere instortende sterren zouden zelfs zulke zwakke jets hebben dat ze helemaal geen gammaflits produceren. De ontdekking kan ook een astronomisch raadsel helpen verklaren. Lange gammaflitsen worden in verband gebracht met een specifiek soort supernova’s (type Ic-BL), maar het aantal supernova-explosies van dit type die astronomen waarnemen is veel groter dan het aantal lange gammaflitsen. De ontdekking van een zeer korte gammaflits die verband houdt met een supernova doet vermoeden dat sommige supernova-gerelateerde gammaflitsen zich voordoen als korte gammaflitsen, waarvan wordt aangenomen dat ze door botsende neutronensterren worden veroorzaakt. Hierdoor zou het aantal supernova-gerelateerde gammaflitsen onderschat worden. (EE)
→ Astronomers Uncover Briefest Supernova-Powered Gamma-Ray Burst

19 juli 2021
De Event Horizon Telescope (EHT) samenwerking, bekend van het maken van de eerste foto van het zwarte gat in het sterrenstelsel M87, heeft nu het hart van het naburige sterrenstelsel Centaurus A in ongekend detail in beeld gebracht. De astronomen hebben het centrale superzware zwarte gat gelokaliseerd en onthullen hiermee hoe daar twee gigantische jets ontstaan. Opvallend is dat de buitenste randen van de jets straling uitzenden, een fenomeen dat de huidige theoretische modellen op de proef stelt. Het onderzoek is geleid door Michael Janssen van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) en de Radboud Universiteit, en is gepubliceerd in Nature Astronomy. Centaurus A is een van de dichtstbijzijnde radio- sterrenstelsels en behoort, op radiogolflengten, tot de helderste objecten aan de nachthemel. Nadat het in 1949 voor het eerst werd geïdentificeerd als extragalactische radiobron, is Centaurus A uitgebreid bestudeerd door verschillende radio-, infrarood-, optische, röntgen- en gammastralingsobservatoria. In het centrum van Centaurus A bevindt zich een zwart gat van 55 miljoen zonsmassa’s. In de nieuwe publicatie zijn de data van de EHT-waarnemingen uit 2017 geanalyseerd om Centaurus A in ongekend detail in beeld te brengen. Vergeleken met alle vorige hogeresolutiewaarnemingen is de Centaurus A-jet nu met een tien keer zo hoge frequentie en zestien keer scherpere resolutie gefotografeerd. Met het oplossend vermogen van de EHT kunnen astronomen de afmetingen van de jet linken aan de plek van afkomst nabij het zwarte gat. Superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels zoals Centaurus A trekken gas en stof aan. Dit proces zorgt voor de uitstoot van enorme hoeveelheden energie en het sterrenstelsel wordt daardoor ‘actief’. De meeste materie in de buurt van de rand van het zwarte gat valt erin. Maar omringend gas kan net voordat het ingevangen wordt ontsnappen en in de vorm van nauwe bundels of jets ver het heelal in geblazen worden. Om dit proces te kunnen begrijpen, gebruiken astronomen verschillende modellen voor hoe materie zich bij een zwart gat gedraagt. Maar ze weten nog steeds niet precies hoe jets worden gelanceerd en hoe ze langer kunnen worden dan het sterrenstelsel waaruit ze afkomstig zijn zonder uit te waaieren. De EHT-samenwerking wil dit mysterie oplossen. Met de nieuwe EHT-waarnemingen van de Centaurus A-jets is nu de waarschijnlijke locatie van het zwart gat bepaald op het punt waar de jets worden gelanceerd. Hierop gebaseerd, voorspellen onderzoekers dat toekomstige waarnemingen op nog kortere golflengten en hogere resolutie het mogelijk maken om het zwarte gat van Centaurus A te fotograferen. Deze waarnemingen zouden wel vanuit de ruimte moeten worden gedaan. De EHT heeft gebruikgemaakt van zogenaamde Very Long Baseline Interferometry (VLBI) – dezelfde techniek waarmee de beroemde foto van het zwarte gat in M87 is gemaakt. Daarbij is gebruik gemaakt van een netwerk van acht radiotelescopen, verspreid over de hele wereld, die tezamen een virtuele telescoop ter grootte van de aarde te vormen: de Event Horizon Telescope. 
→ Volledig persbericht

16 juli 2021
Een team van astronomen heeft nieuwe waarnemingen gepresenteerd van nabije sterrenstelsels die op kleurrijk kosmisch vuurwerk lijken. De opnamen, verkregen met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), werpen nieuw licht op het stervormingsproces. Astronomen weten dat sterren worden geboren in wolken van gas, maar wat de stervorming in gang zet, en welke rol sterrenstelsels als geheel daarbij spelen, blijft een raadsel. Om dit proces te begrijpen, heeft een onderzoeksteam diverse nabije sterrenstelsels waargenomen met krachtige telescopen op de grond en in de ruimte, om daarin de verschillende gebieden op te sporen die bij de geboorte van nieuwe sterren betrokken zijn. De astronomen gebruikten het MUSE-instrument van de VLT om pasgeboren sterren en het omringende gas op te sporen, dat door de sterren wordt verlicht en verwarmd, en als een indicator van actieve stervorming fungeert. De nieuwe MUSE-opnamen worden nu gecombineerd met waarnemingen van dezelfde sterrenstelsels die met ALMA zijn gedaan en eerder dit jaar zijn vrijgegeven. ALMA, die ook in Chili staat, is bijzonder geschikt om koude gaswolken in kaart te brengen – de delen van sterrenstelsels die de grondstof leveren waaruit sterren ontstaan. Door de MUSE- en ALMA-opnamen met elkaar te combineren, kunnen astronomen de galactische gebieden onderzoeken waar stervorming plaatsvindt, vergeleken met waar deze naar verwachting zou plaatsvinden, om zo beter te begrijpen wat de aanzet geeft tot de geboorte van nieuwe sterren, en wat deze juist stimuleert of afremt. De waarnemingen zijn gedaan in het kader van het Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS)-project en geven een kleurrijk kijkje in de stellaire kraamkamers van naburige sterrenstelsels. Voor het PHANGS-project heeft MUSE 30.000 nevels van warm gas waargenomen en ongeveer 15 miljoen spectra van uiteenlopende galactische gebieden verzameld. De ALMA-waarnemingen hebben astronomen juist in staat gesteld om ongeveer 100.000 gebieden van koud gas in 90 nabije sterrenstelsels in kaart te brengen. Daarnaast maakt het PHANGS-project ook gebruik van waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop. In de toekomst zullen de resultaten verder worden aangescherpt door NASA’s James Webb Space Telescope en ESO’s Extremely Large Telescope (ELT). (EE)
→ Volledig persbericht

29 juni 2021
Het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in de VS en het Virgo-observatorium voor zwaartekrachtgolven in Italië hebben zwaartekrachtgolven gedetecteerd van twee zwarte gaten die elk een neutronenster hebben verzwolgen. Een team van meer dan duizend wetenschappers doet vandaag verslag van de nieuwe detecties in The Astrophysical Journal Letters.Een zwaartekrachtgolf of gravitatiegolf is een fluctuatie in de kromming van de ruimtetijd die zich vanaf de bron voortplant als een golf. Het bestaan van zulke golven werd in 1916 voorspeld door Albert Einstein en in 2015 experimenteel bevestigd met de LIGO-detector. Zwaartekrachtgolven worden onder meer opgewekt als twee zeer zware objecten – neutronensterren, zwarte gaten of een combinatie van beide – op korte afstand om elkaar heen wentelen. Bij het ‘uitzenden’ van gravitatiegolven gaat energie verloren, en daardoor komen de beide objecten uiteindelijk met elkaar in botsing. De bronnen van de recent gedetecteerde zwaartekrachtgolven bevonden zich op een afstand van ongeveer een miljard lichtjaar. De golven hebben er dus ook ongeveer een miljard jaar over gedaan om ons te bereiken. In het ene geval heeft een zwart gat van negen zonsmassa’s een neutronenster van twee zonsmassa’s verorberd. Bij de andere gebeurtenis waren een zwart gat van zes zonsmassa’s en een neutronenster van anderhalve zonsmassa betrokken. De beide detecties hebben plaatsgevonden in januari 2020. De afgelopen jaren hebben wetenschappers met behulp van LIGO en Virgo talrijke botsingen tussen twee zwarte gaten en twee neutronensterren geregistreerd. Maar tot nu toe was het niet met zekerheid gelukt om het samensmelten van een zwart gat en een neutronenster te detecteren. Bij een vergelijkbare detectie in augustus 2019 was mogelijk ook een (zwaar uitgevallen) neutronenster betrokken, maar helemaal zeker is dat niet. (EE)
→ Black holes swallow neutron stars like 'Pac Man'

29 juni 2021
Nieuwe waarnemingen met de Europese röntgensatelliet XMM-Newton hebben een unieke ontdekking opgeleverd: een afgelegen gaswolk binnen een cluster van sterrenstelsels. Clusters bestaan uit tientallen tot duizenden afzonderlijke sterrenstelsels die door de zwaartekracht bijeengehouden worden. Deze stelsels bestaan op hun beurt weer uit sterren plus het gas en stof daartussenin – het interstellaire medium. Ook in de ruimte tussen de sterrenstelsels bevindt zich materiaal: ijl heet gas dat het interclustermedium wordt genoemd. De nieuwe ontdekking laat zien dat er soms ook interstellair gas aan een sterrenstelsel wordt onttrokken en in een afgelegen deel van de cluster belandt. De ontdekking is gedaan in de 300 miljoen lichtjaar verre Leo-cluster, die ongeveer zeventig sterrenstelsels telt. Al in 2017 is in deze cluster met de Japanse Subaru-telescoop op Hawaï een ogenschijnlijk kleine wolk van warm gas ontdekt. Vervolgwaarnemingen met XMM-Newton hebben nu laten zien dat deze wolk een bron van röntgenstraling is en dat hij in werkelijkheid groter is dan ons Melkwegstelsel. De reusachtige gaswolk zwerft waarschijnlijk al geruime tijd rond in de ruimte tussen de sterrenstelsels van de Leo-cluster. Tot nu toe werd aangenomen dat het materiaal in een interclustermedium heel gelijkmatig verdeeld is, al hebben recente röntgenwaarnemingen uitgewezen dat dit gas lokale concentraties vertoont. Vermoed werd ook dat deze gasconcentraties bestaan uit materiaal dat van afzonderlijke sterrenstelsels afkomstig is. De nieuwe waarnemingen bevestigen dat vermoeden. Interstellair gas is namelijk veel koeler dan interclustergas, en de temperatuur van de afgelegen gaswolk blijkt laag te zijn. Omdat de gaswolk een aanzienlijke massa heeft, denken zijn ontdekkers dat het gas afkomstig is van een van de grootste sterrenstelsels van de Leo-cluster. (EE)
→ Orphan cloud discovered in galaxy cluster

24 juni 2021
Nieuwe waarnemingen van zes van de verste sterrenstelsels die we kennen, hebben geholpen om het moment van de ‘kosmische dageraad’ te dateren (Monthly Notices van de Royal Astronomical Society, 24 juni). Tegenwoordig baadt ons heelal in het licht, maar voordat de eerste sterren en sterrenstelsels werden gevormd was dat nog niet het geval. Het nieuwe onderzoek plaatst het moment waarop het heelal voor het eerst in sterlicht baadde binnen een klein venster, slechts enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal. Tot die tijd was het donker in het heelal, waar stof en gas zich onder invloed van de zwaartekracht ophoopten om uiteindelijk de eerste sterren en sterrenstelsels te vormen. Daarmee kwam een einde aan de ‘Dark Ages’. Bij het onderzoek heeft een Brits/Amerikaans team de leeftijden bepaald van sterren in zes sterrenstelsels die we waarnemen op een moment dat het heelal nog maar 550 miljoen jaar oud was. Daarvoor hebben ze nauwkeurige waarnemingen gedaan met enkele van de grootste telescopen op aarde en in de ruimte, waaronder de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili, de Europese Very Large Telescope, eveneens in Chili en de beide Keck-telescopen op Hawaï. Bij de leeftijdsbepaling is gebruik gemaakt van een goed begrepen leeftijdsindicator die gebaseerd is de hoeveelheid waterstof die in de atmosferen van sterren aanwezig is. Hoe ouder de sterren, des te groter is het waterstofgehalte. Uit de spectrale metingen blijkt dat de verre sterrenstelsels al tussen de 200 en 300 miljoen jaar oud zijn. Daaruit kan worden geconcludeerd dat de eerste periode van stervorming heeft plaatsgevonden in een tijd die ver buiten het bereik van onze huidige telescopen ligt. Mogelijk is de nieuwe ruimtetelescoop JWST, die NASA dit najaar hoopt te lanceren, wel in staat om deze vroege kosmisch periode te verkennen. (EE)
→ New observations of the most distant galaxies close in on cosmic dawn

22 juni 2021
Metingen van de zwaartekracht van 259.000 geïsoleerde sterrenstelsels tonen een bijzonder nauw verband aan tussen de bijdrage van donkere materie en die van gewone materie, zoals voorspeld in de emergente-zwaartekrachttheorie en een alternatieve zwaartekrachtstheorie met de naam Modified Newtonian Dynamics. De resultaten lijken echter ook overeen te komen met een computersimulatie van het heelal, die uitgaat van donkere materie als ‘echt spul’. Er heerst al jarenlang een tweestrijd onder astronomen en natuurkundigen. Is de mysterieuze donkere materie die diep in het heelal wordt waargenomen nu écht, of zien we de gevolgen van subtiele afwijkingen van de ons bekende zwaartekrachtswetten? In 2016 kwam de Nederlandse natuurkundige Erik Verlinde met een theorie van de tweede soort: emergente zwaartekracht. Nieuw onderzoek, deze week gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics, verlegt de grens van donkerematerie-waarnemingen tot in de onbekende buitenregionen van sterrenstelsels, en legt daarmee verschillende donkerematerie-modellen en alternatieve zwaartekrachttheorieën langs de meetlat. Het onderzoek werd uitgevoerd door een internationale groep sterrenkundigen, onder leiding van Margot Brouwer (RUG en UvA). Verdere belangrijke rollen waren weggelegd voor Kyle Oman (RUG en Durham University) en Edwin Valentijn (RUG). Brouwer voerde in 2016 al een eerste test van de ideeën van Verlinde uit; dit keer sloot Verlinde zelf zich ook bij het onderzoeksteam aan. Donkere materie is nog nooit direct waargenomen – vandaar ook de naam. Wat astronomen aan de hemel zien zijn de gevolgen van mogelijk aanwezige materie: het afbuigen van sterlicht, het sneller dan verwacht bewegen van sterren, en zelfs effecten die de beweging van hele sterrenstelsels beïnvloeden. Dat al die effecten komen door extra zwaartekracht staat buiten kijf, maar de vraag is: zien we nu de gevolgen van daadwerkelijk aanwezige onzichtbare materie, of zijn het de wetten van de zwaartekracht zélf die we nog niet goed begrijpen? Om die vraag te kunnen beantwoorden gebruikt het nieuwe onderzoek eenzelfde methode als bij de eerste test in 2016. Brouwer en collega’s maken gebruik van een al tien jaar lopend programma van digitale fotografische metingen met ESO’s VLT Survey Telescope in Chili: de KiloDegree Survey (KiDS). Daarin wordt gemeten hoe sterlicht van ver weg gelegen sterrenstelsels onderweg door de zwaartekracht wordt afgebogen voordat het onze telescopen bereikt. Waar de metingen van zulke ‘lenseffecten’ in 2016 nog een gebied van zo’n 180 vierkante graden aan de hemel bestreken, is de reikwijdte inmiddels uitgebreid tot 1000 vierkante graden, waardoor nu van circa een miljoen verschillende sterrenstelsels de zwaartekrachtverdeling gemeten kan worden. Brouwer en collega’s selecteerden meer dan 259.000 geïsoleerde sterrenstelsels, waarvan ze de zogeheten ‘Radial Acceleration Relation’ (RAR) konden meten. De RAR vergelijkt de hoeveelheid zwaartekracht die men zou verwachten op grond van de zichtbare materie in een sterrenstelsel, met de hoeveelheid zwaartekracht die daadwerkelijk aanwezig is – oftewel: er wordt bepaald hoeveel ‘extra’ zwaartekracht er bestaat, bovenop die van de normale materie. Tot nu toe was die extra zwaartekracht alleen bepaald tot aan de buitenranden van sterrenstelsels door te kijken naar de beweging van sterren, en tot vijf keer daar voorbij met behulp van metingen van de draaisnelheid van koud gas. Met behulp van de lenseffecten slaagden de onderzoekers er nu in om de RAR voor een honderd keer kleinere zwaartekracht te meten dan voorheen, en daarmee door te dringen tot in de veel verdere buitengebieden van sterrenstelsels. Omdat gegevens van zo veel sterrenstelsels beschikbaar waren, kon ook onderscheid worden gemaakt tussen de uitkomsten voor relatief jonge blauwe spiraalvormige stelsels en relatief oude rode elliptische stelsels – twee soorten sterrenstelsels met een heel verschillende vormingsgeschiedenis. Naar verwachting zou daarom ook de verhouding tussen normale en donkere materie in deze stelsels kunnen verschillen. Modellen zoals die van Verlinde en MOND gebruiken daarentegen geen donkerematerie-deeltjes, en voorspellen daarom een vaste relatie tussen de verwachte en de gemeten zwaartekracht – onafhankelijk van het type sterrenstelsel. Bij het nieuwe onderzoek is ontdekt dat de RAR voor de twee soorten sterrenstelsels significant verschilt. Dat zou dus een sterke aanwijzing voor het bestaan van ‘echte’ donkere materie kunnen zijn. Maar er zit nog een addertje onder het gras: gas. Veel sterrenstelsels worden waarschijnlijk omhuld door een diffuse wolk heet gas, die heel moeilijk waar te nemen is. Als er rondom de jonge blauwe spiraalstelsels bijna geen gas zit, maar rondom de oude rode elliptische stelsels juist veel (met grofweg evenveel massa als de sterren), dan zou dat het verschil tussen de RAR van de twee typen sterrenstelsels kunnen verklaren. Om een definitieve uitspraak te doen over het gemeten verschil moet de hoeveelheid diffuus gas dus óók nauwkeurig worden gemeten. Als blijkt dat extra gas het verschil tussen de twee typen stelsels níét kan verklaren, zijn de resultaten van de metingen met donkerematerie-deeltjes makkelijker voorstelbaar dan aan de hand van alternatieve zwaartekrachtsmodellen. Maar zelfs dan is de strijd tussen donkere materie als deeltje en als alternatieve zwaartekracht waarschijnlijk nog niet beslecht. 
→ Volledig persbericht

17 juni 2021
In 2018 ontdekte een team van astronomen, onder leiding van Pieter van Dokkum van de Yale-universiteit, een klein diffuus sterrenstelsel dat absurd weinig donkere materie scheen te bevatten. Andere onderzoekers konden dat maar moeilijk geloven, maar de ontdekking lijkt vooralsnog stand te houden. Donkere materie neemt het overgrote deel van alle materie in het heelal voor haar rekening. Ook sterrenstelsels lijken voor het overgrote deel uit dit raadselachtige spul te bestaan. Dat is maar goed ook, want zonder de aantrekkende werking van donkere materie zouden ze vermoedelijk nooit zijn ontstaan. Het is dus niet zo vreemd dat de ontdekking van een sterrenstelsel zónder donkere materie de wenkbrauwen van veel astronomen deed fronsen. Het bijzondere sterrenstelsel dat Van Dokkum en collega’s in 2018 heeft ontdekt wordt NGC 1052-DF2 of kortweg DF2 genoemd. Toen het werd opgespoord, bestond er nog veel onzekerheid over zijn afstand. Dat was extra vervelend, omdat de schatting van de hoeveelheid donkere materie in het stelsel afhangt van hoe ver het van ons verwijderd is. Als het dichterbij zou zijn dan gedacht, zou het nog wel eens mee kunnen vallen met dat tekort aan donkere materie. Nieuwe waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop, door teamlid Zili Shen van de Yale-universiteit, hebben nu echter laten zien dat DF2 eerder verder weg staat dan dichterbij. Zijn afstand wordt nu geschat op 72 miljoen lichtjaar in plaats van 65 miljoen lichtjaar, zoals eerder was aangenomen. Het lijkt er dus echt op dat DF2 vrijwel geen donkere materie bevat, net als zijn soortgenoot DF4, die eerder al met de Hubble-ruimtetelescoop is bekeken. Van DF4 bestaat het vermoeden dat dit stelsel bijna al zijn donkere materie is kwijtgeraakt onder invloed van het naburige, veel grotere, sterrenstelsel NGC 1052. Maar voor DF2 gaat deze verklaring niet op: dat is miljoenen lichtjaren van het tweetal verwijderd. Een allesomvattende verklaring voor het tekort aan donkere materie in beide stelsels ontbreekt dus nog. Het paradoxale van de ontdekking van DF2 en DF4 is dat zij het bestaan van donkere materie juist bevestigen. ‘Als een sterrenstelsel geen donkere materie heeft, en andere, vergelijkbare stelsels juist wel, betekent dit dat donkere materie echt bestaat – het is geen illusie,’ aldus Van Dokkum. (EE)
→ Mystery of Galaxy’s Missing Dark Matter Deepens

15 juni 2021
Door de bewegingen van sterrenstelsels in reusachtige filamenten die het kosmische web met elkaar verbinden in kaart te brengen, hebben astronomen van het Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), in samenwerking met wetenschappers in China en Estland, ontdekt dat deze lange stromen van sterrenstelsels op schalen van honderden van miljoenen lichtjaren om hun as draaien. Een rotatie van deze omvang is nog nooit eerder waargenomen (Nature Astronomy, 14 juni). Kosmische filamenten zijn enorme ‘bruggen’ van sterrenstelsels en donkere materie die clusters van sterrenstelsels met elkaar verbinden. Ze geleiden sterrenstelsels naar de grote clusters die zich aan hun uiteinden bevinden. Dat deze filamenten roteren, hebben de astronomen vastgesteld aan de hand van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey – een hemelverkenning waarbij de roodverschuivingen, en daarmee ook de snelheden, van honderdduizenden sterrenstelsels zijn gemeten. Hoewel filamenten dunne, honderden miljoen lichtjaren lange cilinders zijn - qua vorm vergelijkbaar met een potlood - bedraagt hun diameter slechts een paar miljoen lichtjaar. Op deze kolossale schalen gedragen de afzonderlijke sterrenstelsels zich als stofkorrels. Terwijl ze langs de as van het filament bewegen, draaien ze ook rond de as ervan. Welk fysisch mechanisme verantwoordelijk is voor deze kurkentrekkerachtige beweging is nog onduidelijk. Volgens het standaardmodel voor de vorming van structuren in het heelal, zijn filamenten ontstaan doordat materie in het vroege heelal naar plekken stroomde waar de materiedichtheid bij toeval wat groter was dan elders. Omdat er niets draaide in het vroege heelal, zou deze toestroom geen draaiing of werveling mogen vertonen. De draaiing van de filamenten zou dus tijdens de vorming van deze grote structuren moeten zijn ontstaan. (EE)
→ Discovery of the largest rotation in the universe

8 juni 2021
Een team van astronomen dat gebruik maakt van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), heeft een inventarisatie gemaakt van moleculaire wolken in het nabije heelal. Uit de survey blijkt dat deze stellaire kraamkamers grote onderlinge verschillen vertonen, zowel in uiterlijk als in gedrag. Sterren ontstaan uit wolken van stof en gas die moleculaire wolken worden genoemd. Elk van deze stellaire kraamkamers kan in de loop van zijn bestaan duizenden of zelfs tienduizenden nieuwe sterren vormen. In het kader van het zogeheten PHANGS-project – de afkorting staat voor Physics at High Angular Resolution in Near GalaxieS – hebben astronomen tussen 2013 en 2019 honderdduizend stellaire kraamkamers in nabije sterrenstelsels systematisch onderzocht, om meer inzicht te krijgen in het effect dat ze hebben op hun respectievelijke ‘moederstelsels’. Vroeger werd gedacht dat alle stellaire kraamkamers in elk sterrenstelsel er min of meer hetzelfde zouden uitzien. Het nieuwe onderzoek toont echter aan dit dit niet het geval is: stellaire kraamkamers verschillen van plek tot plek – net zo goed als mensen van buurt tot buurt en van land tot land verschillen. De omgeving blijkt een kleine maar onmiskenbare invloed te hebben op waar, en hoeveel, sterren er worden geboren. De astronomen hebben onder meer vastgesteld dat moleculaire wolken in de dichte centrale delen van sterrenstelsels doorgaans turbulenter zijn en meer massa en grotere dichtheden hebben dan wolken in de rustige buitenwijken van stelsels. Zowel de snelheid waarmee zo’n wolk sterren vormt als het proces dat uiteindelijk tot het vergaan van de wolk leidt lijkt afhankelijk te zijn van de plek waar de wolk zich bevindt. Het is niet voor het eerst dat stellaire kraamkamers buiten ons Melkwegstelsel met ALMA zijn waargenomen, maar bijna alle eerdere onderzoeken waren gericht op individuele sterrenstelsels of delen daarvan. Met het PHANGS-project is in de loop van vijf jaar een volledig beeld verkregen van de populatie van sterrenstelsels in onze kosmische achtertuin. De resultaten van de PHANGS-survey zijn gepresenteerd tijdens de 238ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week worden gehouden. Ze zullen binnenkort worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal Supplement. (EE)
→ Cosmic cartographers map nearby Universe revealing the diversity of star-forming galaxies

3 juni 2021
Astronomen hebben het ‘nagloeien’ van een zogeheten gammaflits waargenomen met behulp van het High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in Namibië. Gammaflits GRB 190829A gloeide langer na dan eerdere explosies van dit type, en de waarnemingen roepen vragen op omtrent het ontstaan ervan (Science, 3 juni). Gammaflitsen zijn heldere uitbarstingen van röntgen- en gammastraling die afkomstig zijn van bronnen ver buiten ons Melkwegstelsel. Ze zijn de meest krachtige explosies in het heelal en ontstaan wanneer een snel roterende massarijke ster ineenstort tot een zwart gat. Een klein deel van de daarbij vrijkomende energie veroorzaakt een schokgolf die gepaard gaat met een stoot energierijke straling. Deze ‘flits’ kent twee fasen: een chaotische aanloopfase die tientallen seconden duurt, gevolgd door een langdurige nagloed, die geleidelijk uitdooft. De met H.E.S.S. waargenomen gammaflits was met een afstand van ‘slechts’ één miljard lichtjaar een van de meest nabije tot nu toe. Zijn nagloed was drie dagen lang waarneembaar en de ontvangen gammastraling was daardoor ongekend energierijk. De waarnemingen laten zien dat er opvallende overeenkomsten bestaan tussen deze gammastraling en de veel minder energierijke röntgenstraling van de nagloeiende gammaflits. Dat is verrassend, omdat de meest gangbare theorieën voorspellen dat deze soorten straling op verschillende manieren ontstaan: de röntgencomponent zou afkomstig zijn van extreem snel bewegende elektronen die door een krachtig magnetisch veld worden afgebogen – een proces dat ook optreedt in deeltjesversnellers op aarde. Het lijkt echter heel onwaarschijnlijk dat de elektronen die bij zo’n explosie worden versneld genoeg snelheid krijgen om zeer energierijke gammastraling te produceren. Dat zou pas gebeuren wanneer de elektronen een extra ‘zetje’ krijgen van de zeer energierijke fotonen die bij de flits vrijkomen. In dat geval zou de gammacomponent van de nagloed langer waarneembaar moeten zijn dan de röntgencomponent, maar dat is niet in overeenstemming met de H.E.S.S.-waarnemingen. Het ziet er dus naar uit dat het nagloeien van gammaflitsen nog niet goed begrepen wordt. (EE)
→ Front-row view reveals exceptional cosmic explosion

2 juni 2021
Bij ‘burgerwetenschapsplatform’ Zooniverse is een nieuw onderzoeksprogramma opgestart, waarbij vrijwilligers in de resultaten van een kosmologische simulatie naar sterrenstelsels moeten zoeken die een beetje op kwallen lijken. Een kwalachtig uiterlijk wijst erop dat het betreffende stelsel een ‘tegenwind’ van ijl gas ondervindt. Sterrenstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel bestaan uit miljoenen, miljarden of soms zelfs honderden miljarden sterren. Hoewel astronomen wel ongeveer denken te weten hoe sterrenstelsels zijn ontstaan, zijn sommige details van dat proces nog niet helemaal duidelijk. Een van de overgebleven vraagstukken is de kwestie van de zogeheten ‘kwalstelsels’. Zulke sterrenstelsels maken deel uit van clusters waarin zich nog vele duizenden andere stelsels bevinden. Naast sterrenstelsels bevatten deze clusters ook ijl heet gas, en stelsels die daar met hoge snelheden doorheen bewegen ondervinden daardoor een soort ‘tegenwind’. De sterren in zo’n stelsel ondervinden vrijwel geen hinder van deze tegenwind, maar wel kan het gas tussen de sterren erdoor worden verdreven. Als gevolg daarvan vormen zich lange staarten van gas achter het stelsel, die aan de tentakels van een kwal doen denken. De vraag is nu of zulke kwalstelsels alleen in de allerzwaarste clusters ontstaan of dat ze zelfs te vinden zijn bij ons eigen Melkwegstelsel. Ook willen astronomen graag weten hoe snel de gasstaarten ontstaan en hoe lang ze standhouden. Om dat te onderzoeken moeten de resultaten van de geavanceerde computersimulatie IllustrisTNG worden uitgeplozen op de aanwezigheid van (nagebootste) kwalstelsels. Vervolgens kan dan met behulp van diezelfde computersimulatie worden nagegaan hoe zulke sterrenstelsels ontstaan. Het menselijk oog is het meest geschikte ‘instrument’ voor deze taak, maar omdat er tienduizenden afbeeldingen van sterrenstelsels moeten worden bekeken, wordt nu de hulp ingeroepen van duizenden ‘burgerwetenschappers’. Iedereen kan meedoen: het Cosmological Jellyfish-project is beschikbaar in het Engels, Duits en Hebreeuws, en er is een handleiding beschikbaar. (EE)
→ Help astronomers find rare cosmic jellyfish galaxies in this new Zooniverse citizen science project!

25 mei 2021
Astronomen hebben ontdekt dat in tientallen nabije dwergsterrenstelsels, op miljoenen lichtjaren van elkaar, een gelijktijdige ’geboortegolf’ van nieuwe sterren heeft plaatsgevonden – net alsof ze elkaar beïnvloeden via een enorm sociaal netwerk. De oorzaak wordt gezocht bij een grootschalige verandering die van invloed was op al deze stelsels (The Astrophysical Journal, 24 mei). De stervorming in een sterrenstelsel kan toenemen wanneer sterrenstelsels met elkaar in botsing komen. En de vorming van nieuwe sterren stopt wanneer de voorraad (waterstof)gas in een stelsel – de ‘grondstof’ voor de vorming van sterren – opraakt. Doorgaans stemmen ver uit elkaar staande sterrenstelsels deze processen niet op elkaar af, maar bij de dwergstelsels die Charlotte Olsen van de Rutgers-universiteit in New Brunswick (VS) heeft onderzocht, lijkt dat wél te zijn gebeurd. De veranderingen in de stelsels begonnen ongeveer zes miljard jaar geleden met een gelijktijdige afname van hun stervormingsactiviteit. Vervolgens kwam drie miljard jaar later een gelijktijdige stellaire geboortegolf op gang. De grootschalige verandering waar de dwergstelsels blijkbaar op hebben gereageerd, moet iets zijn geweest dat de aanvoer van gas heeft beïnvloed. Volgens het onderzoeksteam zijn ze mogelijk een enorme intergalactische gaswolk tegengekomen, de oorzaak kan evengoed bij een nog onbekend verschijnsel liggen. Wat de ontdekking betekent voor de bestaande inzichten omtrent de evolutie van sterrenstelsels, is vooralsnog onduidelijk. (EE)
→ Surprising finding challenges current theories on how galaxies grow

24 mei 2021
De eerste gedetailleerde dwarsdoorsnede van een sterrenstelsel dat duidelijke overeenkomsten vertoont met ons Melkwegstelsel, doet vermoeden dat laatstgenoemde geleidelijk is ontstaan en niet – zoals lang werd vermoed – het resultaat is van een grote botsing (The Astrophysical Journal Letters, 24 mei). Het sterrenstelsel, met de aanduiding UGC 10738, blijkt net zo’n duidelijke ‘dikke’ en ‘dunne’ schijf te vertonen als het Melkwegstelsel. Dit suggereert dat dergelijke structuren niet het resultaat zijn van een zeldzame botsing met een kleiner sterrenstelsel die in het verre verleden heeft plaatsgevonden. Ze lijken het gevolg te zijn van een geleidelijker proces. Een en ander doet vermoeden dat ook ons eigen spiraalstelsel niet het product is van een bizar ongeluk: het is heel normaal. Tot deze conclusie komt een team onder leiding van Nicholas Scott en Jesse van de Sande van het Australische ASTRO 3D-project en de Universiteit van Sydney. Hun onderzoek laat zien dat de dikke schijf van UGC 10738, net als die van het Melkwegstelsel, voornamelijk uit zeer oude sterren bestaat. Zulke sterren zijn herkenbaar aan hun lage ijzergehalte. De sterren in het dunne deel van zijn schijf zijn van recentere datum en bevatten meer metalen. Hoewel eerder al de schijven van andere sterrenstelsels waren waargenomen, kon daarbij niet worden vastgesteld of deze dezelfde verdeling van sterren vertonen. Scott en Van de Sande en hun collega’s hebben dit probleem opgelost door het stelsel UGC 10738, dat 320 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is, onder de loep te nemen met de MUSE-spectroscoop van de Europese Very Large Telescope. Omdat we vanaf de aarde vrijwel precies tegen de zijkant van UGC 10738 aankijken, laat zich relatief gemakkelijk vaststellen uit welk soort sterren de beide componenten van diens schijf bestaan. De waargenomen verdeling van jonge en oude sterren in UGC 10738 lijkt sterk op die in de Melkweg, en dat duidt erop dat de beide sterrenstelsels ongeveer dezelfde ontwikkeling hebben doorgemaakt. (EE)
→ Milky Way not unusual, astronomers find

21 mei 2021
Eén van de zwaarste sterrenstelsels in het hart van de cluster van sterrenstelsels Abell 1775 heeft een staart van 2,5 miljoen lichtjaar lang. Daarmee is de staart, die lijkt te ‘kwispelen’ twee keer zo lang als eerder werd gedacht. Dat blijkt uit onderzoek door een internationaal team van astronomen, onder leiding van het Italiaanse instituut voor astrofysica (Istituto Nazionale di Astrofisica INAF), met behulp van beelden die zijn verkregen met de Europese LOFAR-radiotelescoop en NASA’s ruimtetelescoop Chandra. Clusters zijn de meest massarijke structuren in het heelal. Ze bevatten honderden tot duizenden sterrenstelsels die bij elkaar gehouden worden door de zwaartekracht. De stelsels binnen deze clusters bewegen en kunnen daarbij snelheden tot wel duizend kilometer per seconde bereiken. De ruimte waardoor ze bewegen is gevuld met een bijzonder ijl gas, met temperaturen tot wel honderd miljoen graden. De stelsels in zo’n cluster kunnen wel tien miljoen lichtjaar groot zijn. Astronomen bestuderen het gas in clusters als deze met name op de golflengte van röntgenstraling. Zulke waarnemingen geven niet alleen belangrijke informatie over de clusters, maar ook over het ontstaan van andere bronnen die recentelijk op radiogolflengten zijn ontdekt. Bij het onderzoek van de cluster Abell 1775, die één miljard lichtjaar van ons verwijderd is, heeft het onderzoeksteam de waarnemingen op deze beide golflengten (röntgen en radio) met elkaar gecombineerd. Daarbij zijn details ontdekt die eerder nog niet waren opgevallen. Uit eerdere waarnemingen met radiotelescopen was al gebleken dat een van de snelst bewegende sterrenstelsels in Abell 1775 een actief zwart gat in zijn kern heeft dat alle omliggende materie in hoog tempo opslokt en gedeeltelijk ook weer uitspuwt. Daarbij zijn lange stralen van materie ontdekt – zogeheten ‘jets’ – die op radiogolflengten enorm fel stralen. Dit ‘kop-staart-stelsel’ heeft zo’n hoge snelheid, en het omliggende hete gas zet deze jets zo onder druk, dat ze in de buurt van het zwarte gat worden afgebogen. Daardoor is een enorm lange staart van elektronen en magnetische velden ontstaan. De astronomen realiseerden zich vervolgens dat dit nieuw ontdekte gebied in de staart ontstaat op een punt waar de staart van oriëntatie verandert, alsof het sterrenstelsel ‘met zijn staart kwispelt’. Volgens de nieuwe onderzoek, is de wijze waarop het gas beweegt tevens verantwoordelijk voor andere structuren, die op radiogolflengten in Abell 1775 zijn waargenomen, zoals de beide naburige filamenten. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

21 mei 2021
Astronomen hebben, met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, de herkomst getraceerd van vijf korte, maar zeer krachtige uitbarstingen van radiostraling in evenzovele verre sterrenstelsels. Bij deze zogeheten snelle radioflitsen komt in een duizendste van een seconde evenveel energie vrij als onze zon in een jaar produceert. De afgelopen twintig jaar hebben astronomen ongeveer duizend van deze snelle radioflitsen waargenomen. Maar ze duren zo kort dat onderzoekers in maar ongeveer vijftien gevallen hebben kunnen vaststellen waar ze ongeveer vandaan kwamen: uit grote sterrenstelsels ver van de aarde. Maar in welk deel van deze stelsels de radioflitsen optraden, was onduidelijk. Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop is nu vastgesteld dat vijf van deze uitbarstingen van radiostraling hebben plaatsgevonden in de spiraalarmen van vijf verre sterrenstelsels, die qua omvang vergelijkbaar zijn met ons Melkwegstelsel. Maar verrassend genoeg kwamen ze niet uit de helderste delen van deze spiraalarmen, waar talrijke jonge, zware sterren te vinden zijn. Deze ontdekking doet vermoeden dat de oorzaak van de radioflitsen in elk geval niet bij exploderende jonge, zware sterren liggen. Ook lijkt het onwaarschijnlijk dat radioflitsen ontstaan bij botsingen tussen neutronensterren – de ineengestorte kernen van sterren die hun bestaan met een supernova-explosie hebben afgesloten. Zulke botsingen spelen zich doorgaans ver buiten de spiraalarmen van oudere sterrenstelsels af. Al met al is de ontdekking een steuntje in de rug voor de theorie die zegt dat de uitbarstingen afkomstig zijn van magnetars – de sterk magnetische ‘neefjes’ van de neutronensterren. Een andere aanwijzing in die richting is de ontdekking, in april vorig jaar, van een snelle radioflits binnen ons eigen Melkwegstelsel, die uit de richting van een bekende magnetar kwam. (EE)
→ Hubble Tracks Down Fast Radio Bursts to Galaxies' Spiral Arms

5 mei 2021
De zware ster die bijna twee jaar geleden als supernova 2019yvr explodeerde, vertoonde voordien een verrassend gebrek aan waterstof. Dat blijkt uit waarnemingen door een team onder leiding van Charles Kilpatrick van Northwestern University (VS), dat hierover verslag doet in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De ster, die zich in een sterrenstelsel op 35 miljoen lichtjaar afstand bevond, werd enkele jaren vóór de explosie vastgelegd door de Hubble-ruimtetelescoop. Het was toen een gele – en dus relatief koele – ster. Uit het spectrum van de uiteindelijke supernova blijkt dat de ster op het moment van exploderen geen waterstof meer bevatte. Dat is opmerkelijk, omdat koele, gele ‘superreuzen’ aan het einde van hun bestaan doorgaans zijn gehuld in een mantel van waterstof, die hun ziedend hete inwendige aan het zicht onttrekt. Een waterstofarme superreus zou dus eerder extreem blauw moeten zijn dan geel. Enkele maanden na de explosie ontdekten Kilpatrick en zijn team dat het materiaal dat de ster had uitgestoten in botsing leek te komen met een grote hoeveelheid waterstofgas. Hieruit leidden de astronomen af dat de ster enkele tientallen jaren voor zijn explosieve einde zijn waterstofmantel had afgestoten. Onmogelijk is dat niet: astronomen vermoeden namelijk dat zware sterren in de aanloop naar een supernova-explosie hevige (maar nog niet catastrofale) uitbarstingen ondergaan, waarbij ze veel massa kwijtraken. De waarnemingen van Kilpatrick en collega’s zouden de bevestiging van dit scenario kunnen zijn. Maar volgens de astronomen kan de waterstofarmoede van de oorspronkelijke ster ook een andere oorzaak hebben gehad: de ster kan letterlijk zijn ontmanteld door een kleinere begeleidende ster. Het team kan echter pas naar die begeleider gaan zoeken als de nagloed van de supernova is uitgedoofd. En dat kan nog wel een jaar of tien gaan duren. (EE)
→ Mysterious hydrogen-free supernova sheds light on stars’ violent death throes

5 mei 2021
Met behulp van de ASKAP-radiotelescoop hebben astronomen opnieuw een vreemde cirkelvormige bron van radiostraling buiten ons Melkwegstelsel – een zogeheten ORC – ontdekt. De extragalactische radiobron, die de aanduiding ORC J0102–2450 heeft gekregen, heeft een diameter van ruwweg 1 miljoen lichtjaar. Hoewel ORCs op radiogolflengten heel helder zijn, zijn ze niet waarneembaar op zichtbare, infrarode of röntgengolflengten. Tot nu toe zijn slechts een paar objecten van dit type ontdekt. Wat het zijn is nog onduidelijk. ORC J0102–2450 is ontdekt in het kader van een gerichte zoekactie naar dit soort objecten, waarbij de omgeving van het sterrenstelsel NGC 253 is afgespeurd. De ring van radiostraling lijkt verband te houden met een elliptisch sterrenstelsel. Het is het derde geval van een radiocirkel die rond zo’n elliptisch stelsel gecentreerd is. Volgens de ontdekkers – een team onder leiding van Bärbel S. Koribalski van de Australia Telescope National Facility – zou ORC J0102–245 een restant kunnen zijn van een ‘radiolob’ of een reusachtige schokgolf, wellicht ontstaan bij het samensmelten van twee superzware zwarte gaten. Een derde mogelijkheid is dat de ring is ontstaan door interacties tussen een radiosterrenstelsel en het intergalactische medium (het ijle gas in de ruimte tussen de sterrenstelsels). Om deze hypothesen te kunnen toetsen zullen echter meer ORCs worden opgespoord – bijvoorbeeld met de deels in Nederland gestationeerde LOFAR-radiotelescoop. (EE)
→ Astronomers discover a new extragalactic circular radio source

23 april 2021
Sinds een paar decennia zien astronomen vanuit zwarte gaten uitbarstingen komen van elektromagnetische straling. Ze gingen er vanuit dat die afkomstig zijn van uit elkaar getrokken sterren, maar ze hebben nooit het silhouet gezien van de daadwerkelijke materiële slierten. Een groep onderzoekers, waaronder Giacomo Cannizzaro en Peter Jonker van SRON/Radboud Universiteit, heeft nu voor het eerst spectrale absorptielijnen waargenomen van de slierten van een gespaghettificeerde ster (MNRAS, 24 maart). De meeste sterren in ons heelal sterven een natuurlijk dood. Ze blazen hun buitenste schillen weg, of koelen simpelweg af vanwege brandstofgebrek, of ze gaan uit met een knal via een enorme supernova-explosie. Maar sterren die in het centrum van hun sterrenstelsel leven hebben soms minder geluk. Ze lopen het gevaar om uiteen gereten te worden tot dunne sliertjes door het superzware zwarte gat dat zich schuilhoudt in de kern van de meeste sterrenstelsels. De extreme zwaartekracht trekt zoveel harder aan de ene kant van de ster dan aan de andere kant dat hij verwordt tot een dunne sliert. Astronomen noemen dit proces graag spaghettificatie, maar in wetenschappelijke publicaties houden ze met tegenzin vast aan de officiële term Tidal Disruption Event. Nadat een ster is omgevormd tot een spaghettisliert, valt hij steeds verder het zwarte gat in, onder uitzending van een korte uitbarsting van straling. Sterrenkundigen zien deze uitbarstingen nu al een aantal decennia, en op basis van de theorie nemen ze aan dat ze te maken hebben met Tidal Disruption Events. Maar ze hebben nooit de daadwerkelijke materiële slierten gezien, als in een fysiek object dat niet alleen licht uitzendt maar het ook blokkeert. Een internationaal team van astronomen heeft nu voor het eerst spectrale absorptielijnen waargenomen terwijl ze naar een van de polen keken van een zwart gat. Het was al bekend dat zwarte gaten een schijf kunnen hebben van aangezogen materiaal rond hun evenaar—een accretieschijf—maar absorptielijnen boven een pool van een zwart gat duiden op een lange sliert die vele malen in alle richtingen rondom het zwarte gat is gewikkeld, zoals een garenbal: de daadwerkelijke materiële sliert van een vers uiteengereten ster. De onderzoekers weten dat het zwarte gat met zijn pool naar hen is gericht doordat ze röntgenstraling oppikken. De accretieschijf is het enige deel van een zwart-gat-systeem dat dit type straling uitzendt. Als ze vanaf de zijkant op het zwarte gat zouden kijken, zouden ze de röntgenstralen van de accretieschijf niet zien. 
→ Volledig persbericht

22 april 2021
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen een draaiend ‘baby-sterrenstelsel’ ontdekt dat 900 miljoen jaar na het ontstaan van het heelal honderd keer zo klein was als ons Melkwegstelsel. Bij de ontdekking van ‘RXCJ0600-z6’ kregen de astronomen hulp van de natuurlijke lenswerking van een cluster van sterrenstelsels, die zich vanaf de aarde gezien vóór het verre baby-sterrenstelsel bevindt (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 22 april). De sterrenstelsels in het vroege heelal waren zo klein, dat ze normaal gesproken niet waarneembaar zijn met de bestaande telescopen op aarde en in de ruimte. Maar dankzij de lenswerking van de voorgrondcluster wordt het licht van RXCJ0600-z6 zodanig afgebogen, dat we meerdere sterk vergrote, maar ook vervormde beelden van het verre sterrenstelsel te zien krijgen. Doordat het licht van het stelsel er bijna 13 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken, nemen we het waar zoals het er bijna een miljard jaar na de oerknal uitzag. Door de massaverdeling in de voorgrondcluster heel nauwkeurig in kaart te brengen, kunnen astronomen het zwaartekrachtlenseffect teniet doen en een reconstructie van het afgebeelde sterrenstelsel maken. Dankzij deze reconstructie weten ze dat het baby-stelsel twee tot drie miljard keer zoveel massa heeft als de zon – ongeveer honderd keer zo weinig als ons Melkwegstelsel. (EE)
→ ALMA discovers rotating infant galaxy with help of natural cosmic telescope

15 april 2021
Twee internationale teams van astronomen (met aanzienlijke Nederlandse betrokkenheid) publiceren twee wetenschappelijke artikelen met nieuwe informatie over de beroemde snelle flitsende bron van radiostraling FRB20180916B. In een artikel in The Astrophysical Journal Letters meten zij bij de laagst mogelijke frequenties de straling van de uitbarstingen. En in Nature Astronomy onderzoeken ze de uitbarstingen in het grootst mogelijke detail. Hoewel de artikelen nieuwe informatie verschaffen, roepen ze ook nieuwe vragen op. In 2007 is de eerste snelle radioflits, of fast radio burst (FRB) ontdekt. Maar wat de flitsen precies veroorzaakt, is nog niet duidelijk. Sinds 2020 vermoeden wetenschappers dat er een verband is met sterk magnetische neutronensterren, zogeheten magnetars. Een van de bekendste snelle radioflitsers is FRB20180916B. Deze flitser werd in 2018 ontdekt en staat op ‘slechts’ 500 miljoen lichtjaar van ons vandaan in een ander sterrenstelsel. De flitser is tot nu toe de dichtstbijzijnde en heeft een flitspatroon dat zich elke 16 dagen herhaalt: 4 dagen van flitsen, 12 dagen van relatieve rust. Die voorspelbaarheid maakt het voor onderzoekers een ideaal object om te bestuderen. Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Ziggy Pleunis (afgestudeerd aan de Universiteit van Amsterdam, nu McGill University, Montréal, Canada) heeft de radioflitser bestudeerd met het Europese netwerk van LOFAR-radiotelescopen. Ze hadden de LOFAR-antennes afgesteld tussen de 110 en 188 MHz. Dat zijn bijna de laagst mogelijk frequenties die de telescoop kan ontvangen. Ze vingen 18 uitbarstingen op. Dat was onverwacht, omdat radioflitsers meestal in hoge frequenties uitzenden. FRB20180916B verbreekt hiermee het laagterecord. De onderzoekers vermoeden overigens dat de flitser in nog lagere frequenties straling uitzendt en gaan daar de komende tijd naar op zoek. Naast records, leveren de waarnemingen ook nieuwe inzichten op. De lage radiostraling was behoorlijk ‘schoon’ en kwam later aan dan flitsen met hogere radiostraling. Coauteur Jason Hessels (Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON en Universiteit van Amsterdam): ‘Op verschillende tijden zien we radioflitsen met verschillende radiofrequenties. Mogelijk maakt de flitser deel uit van een dubbelster. Dan zouden we op verschillende momenten een ander zicht hebben op de plek waar deze enorm krachtige flitsen worden opgewekt.’ Een team van onderzoekers onder leiding van Kenzie Nimmo (ASTRON en Universiteit van Amsterdam) gebruikte het Europese VLBI-netwerk van radiotelescopen, met daarin een van de twaalf Westerbork-telescopen in Drenthe en de 100-meter grote Effelsberg-telescoop in Duitsland. Ze keken in het grootste detail ooit naar de zogeheten gepolariseerde microstructuur van de uitbarstingen. De astronomen zagen dat het uitbarstingenpatroon van FRB20180916B varieerde van microseconde tot microseconde. De meest logische verklaring voor de variatie lijkt een ‘dansende’ magnetosfeer die een neutronenster omhult.
→ Oorspronkelijk persbericht

14 april 2021
De Event Horizon Telescope-samenwerking heeft de gegevens vrijgegeven van 19 telescopen die het superzware gat in het centrum van sterrenstelsel M87 hebben waargenomen in dezelfde periode dat de gegevens voor het eerste beeld van M87* zijn verzameld. De Amsterdamse astrofysicus Sera Markoff is een van de coördinatoren van deze campagne. De data geven niet alleen inzicht in de manier waarop het zwarte gat de activiteit van M87 aandrijft, maar kunnen ook tests van Einsteins Algemene Relativiteitstheorie verbeteren. Het archief is nu toegankelijk voor de wetenschappelijke gemeenschap. Uit de resultaten blijkt dat de elektromagnetische straling die door materiaal rond het superzware zwarte gat van M87 werd geproduceerd, het laagste niveau had dat ooit is waargenomen. Dit leverde ideale omstandigheden op om de ‘schaduw’ van het zwarte gat te bestuderen en het licht uit de omgeving van de waarnemingshorizon te isoleren van dat uit gebieden tot op tienduizenden lichtjaren afstand van het zwarte gat. De gegevens zijn verzameld door een team van 760 wetenschappers en ingenieurs van bijna 200 instituten, verspreid over 32 landen, en met behulp van telescopen over de hele wereld en in de ruimte. De waarnemingen zijn gedaan van eind maart tot midden april 2017. Elke telescoop leverde andere informatie over het gedrag van het zwarte gat in het centrum van M87, dat 6,5 miljard zonsmassa’s zwaar is en zich bevindt op ongeveer 55 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. De immense zwaartekracht van een superzwaar zwart gat kan deeltjes versnellen die vervolgens met bijna de lichtsnelheid over grote afstanden reizen. M87 produceert licht over het hele elektromagnetische spectrum, van radiogolven tot zichtbaar licht en gammastralen. Voor elk zwart gat is dit patroon anders. Het classificeren van dit patroon geeft inzicht in de eigenschappen van een zwart gat (bijvoorbeeld zijn spin en energie-output), maar de interpretatie hiervan is een uitdaging omdat het variabel is. De EHT-wetenschappers hebben daarom de hulp ingeroepen van de krachtigste telescopen op de grond en in de ruimte, om het licht over het hele spectrum te verzamelen. Dit is de grootste gelijktijdige waarneemcampagne die ooit is ondernomen voor een superzwaar zwart gat met straalstromen. ‘Inzicht in de versnelling van de deeltjes is echt van cruciaal belang voor ons begrip van zowel de EHT-foto als de jets, in al hun ‘kleuren’’, zegt Markoff. ‘Deze jets transporteren de energie die door het zwarte gat vrijkomt naar schalen die groter zijn dan het melkwegstelsel, als een enorm elektriciteitssnoer. Onze resultaten zullen ons helpen om de hoeveelheid getransporteerde energie te berekenen, en het effect dat de jets uit het zwarte gat hebben op zijn omgeving’. In april 2019 gaven wetenschappers de eerste afbeelding vrij van het zwarte gat in het sterrenstelsel M87, zoals waargenomen met behulp van de Event Horizon Telescope (EHT). De publicatie van deze nieuwe schat aan gegevens valt samen met de nieuwe EHT-waarneemcampagne, waarbij deze wereldwijde array van radioschotels voor het eerst sinds 2018 weer geactiveerd is. De campagne van vorig jaar werd geannuleerd vanwege de COVID-19 pandemie, en het jaar daarvoor opgeschort vanwege technische ontwikkelingen. 
→ Volledig persbericht

13 april 2021
Alle superzware centrale zwarte gaten in sterrenstelsels blijken periodes te hebben dat ze materie uit hun nabije omgeving verorberen. Maar verder houden de overeenkomsten wel zo’n beetje op. Dat blijkt uit onderzoek van sterrenkundigen uit Groningen, Manchester en Pretoria met ultra-gevoelige radiotelescopen aan een extreem goed bestudeerd stuk heelal. Ze publiceren hun bevindingen binnenkort in twee artikelen in het internationale vakblad Astronomy & Astrophysics. Sinds de jaren 50 van de vorige eeuw bestuderen sterrenkundigen al zogeheten actieve sterrenstelsels. Dat zijn sterrenstelsels met een superzwaar zwart gat in hun centrum dat materie aan het verorberen is. Daarbij komen onder andere intense radiostraling, uv-straling, en röntgenstraling vrij. In twee nieuwe publicaties die binnenkort verschijnen, heeft een internationaal team van astronomen alle actieve sterrenstelsels van het extreem goed bestudeerde GOODS-North-gebied in het sterrenbeeld Grote Beer nog eens extra onder de loep genomen. Tot nu toe was het gebied vooral bestudeerd met ruimtetelescopen die zichtbaar licht, infrarood licht en uv-licht opvingen. De nieuwe waarnemingen voegen daar gegevens van netwerken van radiotelescopen aan toe, waaronder het e-MERLIN-netwerk in Engeland en het Europese VLBI-netwerk met zijn centrum in Dwingeloo. Dankzij de systematische studie worden drie zaken duidelijk. Ten eerste blijkt dat in veel verschillende soorten sterrenstelsels de kern actief kan zijn en dat de zwarte gaten soms een overvloed aan materie naar binnen werken, maar soms ook bijna omkomen van de honger. Ten tweede gaat een actieve kern soms samen met stervorming, en soms niet. En als er sprake is van stervorming, dan is de activiteit in de kern lastig te meten. En ten derde genereren de actieve kernen van sterrenstelsels soms wel en soms geen radiostraling. De immens grote, spectaculaire radiostructuren kunnen ontstaan ongeacht de snelheid waarmee het zwarte gat zijn eten naar binnen werkt. Volgens onderzoeksleider Jack Radcliffe (voorheen Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit van Manchester en ASTRON; nu Universiteit van Pretoria, Zuid-Afrika) laten de waarnemingen verder zien dat radiotelescopen heel geschikt zijn om de eetgewoonten van zwarte gaten in het verre heelal in kaart te brengen.
→ Volledig persbericht

7 april 2021
Een internationaal team van astronomen heeft de meest gevoelige beelden van het heelal gepubliceerd die ooit op lage radiofrequenties zijn verkregen. Ze zijn gemaakt met de international Low Frequency Array (LOFAR). Door dezelfde hemelgebieden steeds opnieuw waar te nemen, en de verzamelde data tot één zeer lang belichte opname te combineren, heeft het team in tienduizenden sterrenstelsels tot in de verste uithoeken van het heelal de zwakke radiogloed gedetecteerd van sterren die als supernova’s exploderen. Aan de veertien artikelen die deze beelden beschrijven en de eerste wetenschappelijke resultaten die ze hebben opgeleverd is een speciale uitgave van het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics gewijd. Philip Best, Universiteit van Edinburgh (VK), die leidinggaf aan deze diepe hemelverkenning, legt uit: ‘Wanneer we met een radiotelescoop naar de hemel kijken, zijn de helderste objecten die we zien de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels. Maar onze opnamen zijn zo gevoelig dat de meeste vastgelegde objecten sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg zijn. Deze stelsels zenden zwakke radiogolven uit die hun oorsprong vinden in het gestage stervormingsproces dat zich binnen hen afspeelt.’ ‘Dankzij de combinatie van de hoge gevoeligheid van LOFAR en het grote hemelgebied dat onze survey bestrijkt – 300 keer de grootte van de volle maan – hebben we tienduizenden sterrenstelsels als onze Melkweg kunnen detecteren, tot ver in het heelal. Het licht van deze sterrenstelsels heeft er miljarden jaren over gedaan om de aarde te bereiken. Dat betekent dat we deze stelsels zien zoals ze er miljarden jaren geleden uitzagen, toen ze hun meeste sterren aan het vormen waren.’ Isabella Prandoni, INAF Bologna (Italië), voegt daaraantoe: ‘Stervorming vindt gewoonlijk plaats in wolken van gas en stof die het zicht belemmeren als we er door een optische telescoop naar kijken. Maar radiogolven gaan door dat stof heen, dus met LOFAR kunnen we een compleet beeld van de stervorming in de verre stelsels verkrijgen.’ De diepe LOFAR-opnamen hebben geresulteerd in een nieuwe relatie tussen de radio-emissies van sterrenstelsels en het tempo waarin deze sterren produceren, en in nauwkeurigere metingen van de aantallen nieuwe sterren die in het jonge heelal werden gevormd.
→ Oorspronkelijk persbericht

6 april 2021
Astronomen hebben, met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, twee dubbele quasars ontdekt. De onderzoekers denken dat ze deel uitmaken van sterrenstelsels die bezig zijn om met elkaar samen te smelten (Nature Astronomy, 1 april). Een quasar is een helder baken in het centrum van een ver sterrenstelsel, dat feller straalt dan de hele rest van het stelsel bij elkaar. Zo’n object ontstaat wanneer een gulzig superzwaar zwart gat flinke hoeveelheden materie uit zijn omgeving aantrekt en opslokt. Bij dat proces komt intense straling vrij die tot op miljarden lichtjaren afstand waarneembaar is. Quasars zijn verspreid over de hele hemel te vinden en waren ongeveer tien miljard jaar geleden op hun talrijkst. Destijds vonden veel botsingen tussen sterrenstelsels plaats, die ertoe leidden dat de superzware zwarte gaten in de kernen van de stelsels relatief veel materie in hun greep kregen. Het ligt dus voor de hand dat er in het heelal ook dubbele quasars te vinden zijn, maar deze objecten zijn wel vrij schaars. Geschat wordt dat slechts één op de duizend quasars dubbel is. Tot nu toe waren er al meer dan honderd ontdekt, maar geen daarvan bevond zich zo ver weg als de nu ontdekte exemplaren. Bij het opsporen van de dubbele quasars hebben de astronomen hulp gehad van de Europese ruimtetelescoop Gaia. Deze laatste ‘zag’ weliswaar niet direct dat het dubbele quasars waren, maar registreerde wel kleine fluctuaties in hun licht. Zulke fluctuaties kunnen erop wijzen dat het in werkelijkheid om dubbele quasars gaat: de beide zwarte gaten worden namelijk niet per se gelijkmatig gevoed, waardoor nu eens de ene, dan weer de andere quasar het felst straalt. Hierdoor lijkt het alsof de (op het eerste gezicht enkelvoudige) quasar een beetje heen en weer springt. En dát is wat Gaia bij twee verre quasars opmerkte. De Hubble-beelden laten zien dat de quasars in beide paren slechts ongeveer 10.000 lichtjaar van elkaar verwijderd zijn. Ter vergelijking: de afstand tussen onze zon en het superzware zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel bedraagt 26.000 lichtjaar. De sterrenstelsels waar de quasarparen deel van uitmaken zullen uiteindelijk volledig in elkaar opgaan. Daarbij zullen ook de zwarte gaten die verantwoordelijk zijn voor de quasar-activiteit samensmelten en een nog massarijker zwart gat gaan vormen. (EE)
→ Hubble Spots Double Quasars in Merging Galaxies

29 maart 2021
Australische astronomen hebben een zwart gat opgespoord dat ongeveer 55.000 keer zoveel massa heeft als onze zon. Daarmee behoort het tot de moeilijk opspoorbare categorie van de middelzware zwarte gaten. Het vormt de ontbrekende schakel tussen de ‘kleine’ zwarte gaten, die uit ineengestorte zware sterren zijn ontstaan, en de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels (Nature Astronomy, 29 maart). Het nieuwe zwarte gat is ontdekt bij de detectie van een gammaflits die werd versterkt door het zwaartekrachtlenseffect. Deze gammaflits, een slechts een halve seconde durende puls van energierijke straling veroorzaakt door een botsing tussen twee sterren, vertoonde een opvallende ‘echo’. Doordat het middelzware zwarte gat tussen de botsende sterren en de aarde in staat, zagen de astronomen twee flitsen kort na elkaar. Met behulp van geavanceerde software konden ze aantonen dat de beide flitsen door één en hetzelfde object zijn veroorzaakt. Volgens de astronomen is het denkbaar dat het zwarte gat heel vroeg in de geschiedenis van het heelal is gevormd, nog vóórdat de eerste sterren en sterrenstelsels zijn ontstaan. Door materie uit hun omgeving aan te trekken zouden middelbare zwarte gaten als deze later zijn uitgegroeid tot de talrijke superzware zwarte gaten die in de kernen van bijna alle sterrenstelsels worden aangetroffen. De astronomen schatten dat er in de omgeving van ons Melkwegstelsel ruwweg 46.000 middelzware zwarte gaten te vinden zijn. De kans dat een van deze zwarte gaten zich van ons uit gezien vóór een gammaflits bevindt, is uiteraard heel klein. (EE)
→ Black hole seeds key to galaxies behemoths

24 maart 2021
De Event Horizon Telescope (EHT) samenwerking, die de allereerste foto van een zwart gat maakte, heeft vandaag een nieuwe afbeelding van het massarijke object in het centrum van het sterrenstelsel M87 gepresenteerd. Ze toont hoe dit object er in gepolariseerd licht uitziet. Het is voor het eerst dat het astronomen is gelukt om polarisatie – een kenmerk van magnetische velden – zo dicht bij de rand van een zwart gat te meten. Licht wordt gepolariseerd wanneer het door bepaalde filters gaat, zoals de glazen van een gepolariseerde zonnebril, of wanneer het wordt uitgezonden door hete gebieden in de ruimte die gemagnetiseerd zijn. Net zoals een gepolariseerde zonnebril ons beter laat zien door de weerkaatsingen en schitteringen van heldere oppervlakken te verminderen, kunnen astronomen hun zicht op de omgeving van een zwart gat verbeteren door te kijken hoe het daarvan afkomstige licht gepolariseerd is. Meer specifiek stelt polarisatie astronomen in staat om de magnetische veldlijnen langs de rand van het zwarte gat in kaart te brengen. De heldere jets van energie en materie die aan de kern van M87 ontspringen, en zich tot op minstens 5000 lichtjaar van zijn kern uitstrekken, behoren tot de meest geheimzinnige en energetische kenmerken van dit sterrenstelsel. De meeste materie die zich dicht bij de rand van een zwart gat bevindt, valt naar binnen. Maar sommige van de deeltjes in de omgeving weten op het nippertje te ontsnappen en worden in de vorm van jets ver de ruimte in geblazen. Met de nieuwe EHT-opname van het zwarte gat en diens schaduw in gepolariseerd licht zijn astronomen er nu in geslaagd om het gebied vlak buiten het zwarte gat te bekijken, waar deze interactie tussen naar binnen stromende en naar buiten geblazen materie zich afspeelt. Daarbij is ontdekt dat alleen theoretische modellen waarin een belangrijke rol is weggelegd voor sterk gemagnetiseerd gas kunnen verklaren wat zij aan de waarnemingshorizon zien gebeuren. Om het hart van het sterrenstelsel M87 waar te nemen, heeft de EHT-samenwerkiing acht telescopen verspreid over de wereld met elkaar verbonden – waaronder de in het noorden van Chili gestationeerde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en het Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) – om zo een virtuele telescoop ter grootte van de aarde te creëren: de EHT. Met de indrukwekkende resolutie die met de EHT wordt verkregen, zou je de lengte kunnen meten van een creditcard die op het oppervlak van de maan ligt. (EE)
→ Volledig persbericht

18 maart 2021
Een internationaal team van astronomen, onder wie een aantal Nederlanders, heeft voor het eerst een stukje kosmisch web in kaart gebracht, zonder gebruik te maken van felle quasars. Ze publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad Astronomy & Astrophysics. Sterrenkundigen gaan er al langer vanuit dat de miljarden sterrenstelsels in ons heelal verbonden zijn via een enorm kosmisch web van gasstromen. Het web zelf is lastig te zien, omdat het bijna geen licht geeft. Tot nu toe waren wel knooppunten in het kosmische web in kaart gebracht aan de hand van quasars. Dat zijn superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels waarvan de omgeving enorme hoeveelheden licht uitzendt. Het licht wordt vervolgens verstrooid door het kosmische web en daardoor wordt het web rond de quasars zichtbaar. Helaas zijn quasars zeldzaam. Bovendien bevinden ze zich alleen op knooppunten van het kosmische web. Daardoor leveren ze een beperkt beeld op. Nu is het onderzoekers voor het eerst gelukt om een klein stuk van het kosmisch web te zien zónder quasars te gebruiken. Een team geleid door Roland Bacon (CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Frankrijk) richtte de Very Large Telescope 140 uur lang (verspreid over zes nachten tussen augustus 2018 en januari 2019) op een deel van het iconische Hubble Ultra Deep Field. Met behulp van de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) konden de onderzoekers het licht van groepjes sterren en sterrenstelsels opvangen dat verstrooid werd door gasfilamenten van het kosmische web. Het gaat om licht van zo’n twee miljard jaar na de oerknal. Uit de waarnemingen bleek dat mogelijk meer dan de helft van het verstrooide licht niet van grote felle stralingsbronnen komt, maar van een zee van tot nu toe onontdekte sterrenstelsels met een zeer lage lichtkracht die veel te zwak zijn om afzonderlijk te kunnen worden waargenomen. Het onderzoek versterkt de hypothese dat het jonge heelal bestond uit enorme aantallen, kleine groepjes pasgevormde sterren. Mede-auteur Joop Schaye (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden): ‘We denken dat het licht dat we zien voornamelijk afkomstig is van jonge sterrenstelsels die elk miljoenen keren minder sterren bevatten dan ons eigen Melkwegstelsel. Dergelijke piepkleine stelsels zijn waarschijnlijk verantwoordelijk geweest voor het einde van de kosmische donkere tijden, toen minder dan een miljard jaar na de oerknal het heelal werd verlicht en verhit door de eerste generaties sterren.’ 
→ Volledig persbericht

15 maart 2021
Een internationaal onderzoeksteam heeft een superzwaar zwart gat ontdekt dat zich met hoge snelheid verplaatst ten opzichte van het sterrenstelsel waar het deel van uitmaakt (The Astrophysical Journal, 12 maart). Normaal gesproken vertonen de superzware zwarte gaten die in de kernen van sterrenstelsels worden aangetroffen geen eigen beweging. De astronomen kwamen het bewegende superzware zwarte gat in feite tien jaar geleden al op het spoor bij een survey van tien verre sterrenstelsels. Het ging daarbij om stelsels met een centraal zwart gat dat omgeven is door een schijf van materie waarin waterdamp aanwezig is. Het rond het zwarte gat cirkelende water produceert een laser-achtige bundel van radiostraling: een zogeheten ‘maser. Door zo’n maser met behulp van een groot netwerk van radiotelescopen te onderzoeken, kan de snelheid van het zwarte gat heel nauwkeurig worden gemeten. In negen van de tien gevallen bleek het zwarte gat dezelfde snelheid te hebben als het sterrenstelsel waartoe het behoort. Maar het exemplaar in het 230 miljoen lichtjaar verre stelsel J0437+2456 leek een afwijkende beweging te vertonen. Vervolgwaarnemingen met de (inmiddels verwoeste) Arecibo-radiotelescoop en de Gemini-sterrenwacht op Hawaï hebben dat nu bevestigd: ten opzichte van zijn moederstelsel heeft het superzware zwarte gat een snelheid van ongeveer 170.000 kilometer per uur. Waardoor deze beweging wordt veroorzaakt is nog onduidelijk, maar volgens de ontdekkers zijn er twee mogelijkheden: het snel bewegende zwarte gat is het resultaat van een botsing tussen twee ‘lichtere’ zwarte gaten óf het wentelt om een ander superzwaar zwart gat, dat zelf onzichtbaar is doordat het geen maser-straling produceert. (EE)
→ Astronomers Detect a Black Hole on the Move

8 maart 2021
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) hebben astronomen een object ontdekt dat de verst bekende bron van radiostraling blijkt te zijn. Het gaat om een ‘radio-luide’ quasar – een helder object met krachtige jets – die zo ver weg is dat zijn licht er 13 miljard over heeft gedaan om ons te bereiken (The Astrophysical Journal, 8 maart). Quasars zijn zeer heldere objecten die zich in de centra van sommige sterrenstelsels bevinden en worden aangedreven door superzware zwarte gaten. Als zo’n zwart gat gas uit de omgeving opslokt, komt energie vrij, waardoor het object tot op zeer grote afstand waarneembaar is. Door die grote afstand zien we de nu ontdekte quasar, met de aanduiding P172+18, zoals hij was toen het heelal nog maar ongeveer 780 miljoen jaar oud was. Hoewel er nóg verdere quasars bekend zijn, is het voor het eerst dat astronomen erin zijn geslaagd om de karakteristieke signaturen van radiojets bij zo’n vroege quasar te herkennen. Slechts ongeveer tien procent van alle quasars heeft jets die helder stralen op radiofrequenties. P172+18 wordt aangedreven door een zwart gat dat ongeveer 300 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon en in verbluffend tempo gas opslokt. De astronomen denken dat er een verband bestaat tussen de snelle groei van superzware zwarte gaten en de krachtige radiojets zoals die bij quasars als P172+18 worden waargenomen. Vermoed wordt dat de jets in staat zijn om het gas in de omgeving van het zwarte gat te verstoren, waardoor dit in verhoogd tempo gas aangevoerd krijgt. Daarom kan het onderzoek van radio-luide quasars belangrijke inzichten opleveren over hoe zwarte gaten in het vroege heelal zo snel na de oerknal superzware massa’s hebben kunnen bereiken. (EE)
→ Volledig persbericht

24 februari 2021
Een team van astronomen, onder leiding van de Universiteit van Iowa (VS), heeft een stroom van koud gas ontdekt die bij een massarijk sterrenstelsel in het vroege heelal uitkomt. De ‘gasbuis’ baant zich een weg door het hete gas in de donkere halo van het sterrenstelsel, en voorziet het van materiaal voor de vorming van grote aantallen nieuwe sterren (Astrophysical Journal, 24 februari). De ontdekking is gedaan bij onderzoek van de omgeving van een sterrenstelsel dat moet zijn ontstaan toen het het heelal nog maar ongeveer 2,5 miljard jaar bestond – ruwweg 11 miljard jaar geleden dus. Daarbij hebben de astronomen gebruik gemaakt van de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in het noorden van Chili, omdat het stelsel zo stofrijk is dat het alleen op submillimetergolflengten waarneembaar is. Cruciaal daarbij was dat bij toeval twee quasars – de extreem heldere kernen van nog verder weg staande sterrenstelsels – vlak naast het onderzochte stelsel staan. Het licht van deze quasars schijnt door het gas in de halo van het voorgrondstelsel heen, en daarbij laat het gas karakteristieke chemische ‘vingerafdrukken’ achter in het quasarlicht, die het bestaan van een smalle stroom van koud gas verraden. Dezelfde vingerafdrukken laten ook zien dat de gasstroom arm is aan zware elementen zoals koolstof en ijzer. Dat is een sterke aanwijzing dat het gas naar het stelsel toe stroomt en niet de andere kant op. Zware elementen worden namelijk geproduceerd door sterren. Uit hun waarnemingen leiden de astronomen af dat de gasstroom krachtig genoeg is om het sterrenstelsel binnen een miljard jaar van tientallen miljarden zonsmassa’s aan gas te voorzien. (EE)
→ Researchers detect cold gas pipelines feeding early, massive galaxies

22 februari 2021
Een team van wetenschappers, mede onder leiding van Sjoert van Velzen van de Universiteit Leiden, heeft een extreem energierijk neutrino gedetecteerd waarvan de herkomst kon worden vastgesteld. Dit spookachtige deeltje kwam, samen met ontelbare soortgenoten, vrij bij een zogeheten tidal disruption event – een gebeurtenis in het verre heelal waarbij een ster door een zwart gat aan flarden werd gescheurd (Nature Astronomy, 22 februari). Hoog-energetische neutrino’s laten zich lastig detecteren en het lukt maar zelden om hun specifieke herkomst te traceren. Tot nu toe lukte dat pas één keer: een neutrino dat in september 2017 de IceCube-detector op Antarctica binnenkwam, kon na uitvoerig onderzoek worden teruggevoerd tot het superzware zwarte gat in het centrum van het bijna 6 miljard lichtjaar verre sterrenstelsel TXS 0506+05. Ook de nieuwe detectie is met de IceCube-detector gedaan. Het betreft een neutrino met een energie van ruim 100 teraelektronvolt – meer dan tienmaal de maximale deeltjesenergie die met de grootste deeltjesversneller ter wereld, de Large Hadron Collider van CERN, kan worden bereikt. Uit de reconstructie die de wetenschappers hebben gedaan blijkt dat het neutrino zijn reis ongeveer 700 miljoen jaar geleden is begonnen in het verre sterrenstelsel 2MASX J20570298+1412165 in het sterrenbeeld Dolfijn. In het hart van dit stelsel bevindt zich een zwart gat dat ongeveer 30 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon. Een ster die te dicht in de buurt van dit object kwam, werd onder invloed van diens getijdekracht uiteen getrokken en deels opgeslokt. De lichtgloed die daarbij vrijkwam werd op 9 april 2019 voor het eerst waargenomen met de Zwicky Transient Facility (ZTF) op Palomar Mountain in Californië. Een deel van de stermaterie verzamelde zich in een schijf rond het zwarte gat. Deze ziedend hete ’accretieschijf’ is een bron van allerlei soorten deeltjes die met hoge snelheden wegschieten. Maar alleen de ongeladen neutrino’s verplaatsen zich, net als licht, in rechte lijn, wat het mogelijk maakt om hun herkomst vast te stellen. (EE)
→ Ghost particle from shredded star reveals cosmic particle accelerator

19 februari 2021
Een internationaal team van astronomen heeft een hemelkaart gepubliceerd met daarop meer dan 25.000 superzware zwarte gaten. De kaart, gepubliceerd in het vakblad Astronomy & Astrophysics, is de scherpste hemelkaart op het gebied van de zogeheten lage radiofrequenties. De sterrenkundigen, onder wie veel Nederlanders, gebruikten 52 stations met LOFAR-antennes verspreid over negen Europese landen. Voor een ongeoefend oog lijkt de hemelkaart duizenden sterren te bevatten, maar het zijn in werkelijkheid superzware zwarte gaten. Elk zwart gat bevindt zich in een ander, verafgelegen sterrenstelsel. De radiostraling wordt uitgezonden door materie die is weggeslingerd toen het dicht in de buurt van het zwarte gat kwam. Waarnemingen bij lange radiogolflengten zijn een uitdaging. Dat komt doordat de aarde omgeven is door de ionosfeer. Deze laag vrije elektronen werkt als een troebele lens die voortdurend over de radiotelescoop beweegt. Medeauteur Reinout van Weeren (Universiteit Leiden) legt uit: ‘Het is vergelijkbaar met wanneer je de wereld probeert te zien terwijl je ondergedompeld bent in een zwembad. Als je naar boven kijkt, buigen de golven op het water van het zwembad de lichtstralen af en vervormen ze het zicht.’ De nieuwe kaart is gemaakt door het combineren van 256 uur aan waarnemingen van de noordelijke hemel. De onderzoekers hebben supercomputers met nieuwe algoritmen ingezet die het effect van de ionosfeer elke vier seconden corrigeren. De kaart bestrijkt nu nog vier procent van de noordelijke hemelhelft. De sterrenkundigen willen doorgaan tot ze de gehele noordelijke hemel in kaart hebben gebracht. Naast de superzware zwarte gaten geeft de kaart onder andere ook inzicht in de grootschalige structuur van het heelal.
→ Volledig persbericht

11 februari 2021
Een internationaal team van wetenschappers met daarin onder andere Filippo Fraternali van de Rijksuniversiteit Groningen heeft een ver, jong sterrenstelsel ontdekt dat er veel ouder uitziet dan zijn leeftijd. Het is in korte tijd het tweede jonge stelsel dat de theorie over de vorming van sterrenstelsels tart. De onderzoekers publiceren hun bevindingen vrijdag in het vakblad Science. De astronomen maakten met de gekoppelde schotelantennes van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) een van de scherpste, directe beelden ooit van een jong, ver sterrenstelsel. Het stelsel heeft de naam ALESS 073.1 en lijkt alle kenmerken te vertonen van veel volwassener sterrenstelsels. De onderzoekers zagen bijvoorbeeld een centrale verdikking (bulge), een regelmatig draaiende schijf en mogelijk spiraalarmen. Het stelsel staat op een afstand van z=5. Dat is ongeveer gelijk aan 12,5 miljard lichtjaar, maar bij zulke verre stelsels werken de onderzoekers niet meer in lichtjaren, omdat de vervorming van de ruimte meespeelt. Z=5 betekent dat de astronomen het stelsel zien zoals het 1,2 miljard jaar na de oerknal was. Het sterrenstelsel is dus zeker jonger dan 1,2 miljard jaar. Medeauteur Filippo Fraternali ontdekte in augustus ook al een ver sterrenstel dat veel volwassener is dan zijn leeftijd doet vermoeden. Het nu ontdekte stelsel is echter nog eens 200 miljoen jaar jonger en vertoont nog meer volwassen elementen dan dat van augustus. ‘Het wordt steeds duidelijker dat ons begrip van de vorming van sterrenstelsels op de schop moet, want de huidige modellen voorspellen dat deze jonge stelsels heel chaotisch zouden moeten zijn’, aldus Fraternali. 
→ Volledig persbericht

10 februari 2021
Astronomen van de Universiteit van Californië te Riverside (UCR) hebben ontdekt dat sommige kleine sterrenstelsels die nu geen donkere materie lijken te bevatten, als gewone stelsels mét donkere materie kunnen zijn ontstaan. Donkere materie is een geheimzinnige substantie die 85 procent van alle massa in het heelal voor haar rekening neemt, maar geen waarneembare vorm van straling uitzendt. Volgens de huidige kosmologische inzichten kunnen sterrenstelsels alleen ontstaan, en in stand blijven, wanneer ze omgeven zijn door een omvangrijke halo van koude donkere materie. De verbazing was dan ook groot toen een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum enkele jaren geleden een paar zeer diffuse dwergsterrenstelsels opspoorde die vrijwel geen donkere materie lijken te bevatten. De betreffende stelsels bevatten hooguit enkele miljarden sterren – honderd keer zo weinig als onze Melkweg. Een team onder leiding van Jessica Doppel van de UCR is er nu in geslaagd om het ontstaan van deze ultra-diffuse dwergstelsels met behulp van computersimulaties te reproduceren. Tussen de normale sterrenstelsels die uit de simulaties voortkwamen, werden inderdaad enkele exemplaren aangetroffen die net zo weinig sterren en donkere materie bevatten als de door Van Dokkum ontdekte ultra-diffuse dwergstelsels DF2 en DF4. Uit de simulaties blijkt dat de nagebootste dwergstelsels tijdens hun ontwikkeling binnen een cluster van sterrenstelsels meer dan negentig procent van hun donkere materie zijn kwijtgeraakt. Dat gebeurde onder invloed van de getijdenkrachten die ze van hun grotere soortgenoten ondervinden. Het nieuwe onderzoeksresultaat is in overeenstemming met recente waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop, die laten zien dat het ultra-diffuse dwergstelsel DF4 door de zwaartekrachtsaantrekking van het naburige grote sterrenstelsel NGC 1035 aan flarden wordt getrokken. (EE)
→ Astronomers offer possible explanation for elusive dark-matter-free galaxies

1 februari 2021
Astronomen van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben ontdekt dat de sterrenpopulatie van Tucana 2, een klein, diffuus sterrenstelsel op ongeveer 163.000 lichtjaar afstand, zich tot op opvallend grote afstand van diens centrum uitstrekt. Dat wijst erop dat het stelsel is omgeven door een verrassend massarijke halo van donkere materie (Nature Astronomy, 1 februari). Ons Melkwegstelsel is omringd door tientallen dwergsterrenstelsels die vermoedelijk overblijfselen zijn van de eerste sterrenstelsels in het heelal. Tucana 2 is een van deze galactische ‘fossielen’. De sterren die de astronomen aan de rand van Tucana 2 hebben opgespoord zijn primitiever dan die in het centrum van het stelsel. Dat wil zeggen dat ze veel minder ‘metalen’ – elementen zwaarder dan helium – bevatten. Van sterren met een laag metaalgehalte wordt aangenomen dat ze vroeg in de geschiedenis van het heelal zijn ontstaan, toen sterren nog niet veel tijd hadden gehad om, door middel van kernfusie, lichte elementen in zwaardere om te zetten. De onderzoekers vermoeden dat Tucana 2 is voortgekomen uit een samensmelting van twee nóg kleinere sterrenstelsels, waarvan het ene wat primitiever was dan het andere. Het is voor het eerst dat zo’n tweedeling bij een ’ultrazwak’ dwergsterrenstelsel is waargenomen. De aanwezigheid van primitieve, metaalarme sterren op grote afstand van de kern van Tucana 2 brengt de astronomen tot de conclusie dat de donkere halo om dit sterrenstelsel drie tot vijf keer zoveel massa heeft als tot nu toe werd aangenomen. Donkere materie is een hypothetische vorm van materie die meer dan 85 procent van alle massa in het heelal voor zijn rekening neemt. Aangenomen wordt dat elk sterrenstelsels zo’n donkere halo heeft – anders zouden ze hun sterren simpelweg niet bij elkaar kunnen houden. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat de halo’s van de allereerste sterrenstelsels in het heel vrij klein waren. Maar het feit dat een galactische fossiel als Tucana 2 een omvangrijke halo van donkere materie heeft, kan erop wijzen dat de halo’s van de allereerste sterrenstelsels in het heelal veel groter en massarijker waren dan gedacht. (EE)
→ Astronomers detect extended dark matter halo around ancient dwarf galaxy

26 januari 2021
Over sterrenstelsels is veel bekend. Zo weten we dat de daarin aanwezige sterren zijn gevormd uit een mengsel van stof en moleculair gas. Maar onduidelijk is nog hoe deze eenvoudige bestanddelen samenkomen om nieuwe sterren te vormen. Bij nieuwe waarnemingen van een klein sterrenstelsel op 50 miljoen lichtjaar afstand heeft een internationaal team van astronomen een verrassende ontdekking gedaan over dit proces. Bij hun onderzoek hebben de astronomen gebruik gemaakt van de in Chili gestationeerde Atacama Large Millimeter Array (ALMA), een netwerk van radiotelescopen die tezamen één grote telescoop vormen. Het dwergsterrenstelsel dat met ALMA is bekeken, is ontstaan uit het ‘puin’ van twee oudere stelsels (NGC 3226 en 3227) die met elkaar in botsing zijn gekomen. Uit de waarnemingen blijkt dat de moleculaire wolken in het dwergsterrenstelsel, dat bekendstaat als J1023+1952, qua grootte en samenstelling op die in onze eigen Melkweg lijken. Dat suggereert dat het stervormingsproces overal in het heelal op vergelijkbare wijze verloopt. In het stelsel hebben de astronomen ruim honderd van deze grote moleculaire wolken aangetroffen. Maar verrassend genoeg vertegenwoordigen deze wolken lang niet al het gas in het stelsel. Naast gas in ‘wolkenvorm’ bevat J1023+1952 – anders dan normale sterrenstelsels – ook aanzienlijke hoeveelheden diffuus gas. Dat wijst er waarschijnlijk op dat het grootste deel van het moleculaire gas in J1023+1952 – anders dan verwacht – niet betrokken is bij de vorming van nieuwe sterren. (EE)
→ New galaxy sheds light on how stars form

18 januari 2021
Met de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika zijn twee nog onbekende reusachtige radiosterrenstelsels ontdekt. Dat zijn sterrenstelsels die een sterke bron van radiostraling zijn. De ontdekking doet vermoeden dat er meer objecten van dit type bestaan dan werd aangenomen (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 18 januari). Radiosterrenstelsels zijn relatief talrijk, maar slechts een paar honderd ervan vertonen twee ’jets’ van een paar miljoen lichtjaar lang die een krachtige bron van radiostraling zijn. Een jet is een bundel van energierijke geladen deeltjes en magnetische velden, die hun oorsprong vinden in de kern van het sterrenstelsel. Hoewel deze kolossale radiostelsels dus vrij schaars zijn, heeft een team onder leiding van de Australische, momenteel in Zuid-Afrika werkzame astronoom Jacinta Delhaize de twee nieuwe stelsels opgespoord bij een verkenning van een stukje hemel dat slechts vier keer zo groot is als de volle maan. Statistisch gezien is de kans dat in zo’n klein hemelgebied twee grote radiosterrenstelsels worden aangetroffen minder dan 0,0003 procent. Daarom vermoeden de astronomen dat stelsels van dit type talrijker zijn dan gedacht. De beide reuzenradiostelsels zijn opgemerkt op nieuwe radiokaarten van de zuidelijke hemel die zijn gemaakt in het kader van de MeerKAT International Gigahertz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE)-survey – een van de grote survey-projecten die met de MEERKAT-radiotelescoop worden gedaan. MEERKAT is een voorloper van de Square Kilometre Array (SKA), een radiotelescoop bestaande uit duizenden, onderling verbonden ontvangers, die verspreid over Zuid-Afrika en Australië worden opgesteld. De constructie van SKA zal naar verwachting eind dit jaar van start gaan en zes jaar gaan duren. De eerste waarnemingen kunnen mogelijk al in 2023 worden gedaan. (EE)
→ Cosmic beasts and where to find them

15 januari 2021
Wetenschappers hebben, tijdens de virtuele bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week wordt gehouden, een bijzonder afbeelding gepresenteerd van het bekende Draaikolkstelsel, een spiraalvormig sterrenstelsel op 31 miljoen lichtjaar afstand. Op de afbeelding is voor het eerst het volledige magnetische veld van het stelsel ingetekend. De afbeelding laat duidelijk zien dat de magnetische veldlijnen in de buitenste ‘armen’ niet de spiraalvorm van het stelsel volgen en vervormd zijn. De oorzaak van deze ‘magnetische chaos’ is waarschijnlijk tweeledig. Een belangrijke factor is de grote stervormingsactiviteit in dit deel van het sterrenstelsel. Maar ook de aanwezigheid van het kleine naburige sterrenstelsel NGC 5195, dat aan het uiteinde van een van de spiraalarmen ligt, lijkt bij te dragen aan de wanorde. (EE)
→ Magnetic Chaos Hidden Within the Whirlpool Galaxy

14 januari 2021
Op opnamen die gemaakt zijn voor de DESI Legacy Imaging Surveys zijn meer dan 1200 nieuwe zwaartekrachtlenzen ontdekt. Daarmee is het aantal bekende lenzen ongeveer verdubbeld. De vervormde en uitgerekte beelden van verre sterrenstelsels zijn opgespoord met behulp van ‘machine learning’, een methode waarbij een computeralgoritme aan de hand van bestaande opnamen nieuwe vergelijkbare objecten leert herkennen. Een zwaartekrachtlens (of gravitatielens) is een sterk zwaartekrachtveld, zoals dat van een sterrenstelsel of een zwart gat, dat het licht van een daarachter liggend object afbuigt. Dit lenseffect treedt alleen op wanneer waarnemer, zwaartekrachtveld (lens) en achterliggend object (bron) ongeveer op één lijn staan. Als gevolg daarvan kunnen rond zo’n ‘lens’ meerdere vervormde beelden van een ver sterrenstelsel te zien zijn. Bij slechts ongeveer 1 op de 10.000 massarijke sterrenstelsels worden tekenen van het zwaartekrachtlenseffect aangetroffen. De kans dat zo’n lens bij toeval wordt opgemerkt, is dus niet zo groot. Om het zoekproces te vergemakkelijken, hebben wetenschappers van de University of San Francisco een computer geleerd om ‘gelensde’ sterrenstelsels op te sporen op opnamen van de DESI Legacy Surveys. De talrijke nieuwe lenzen die daarbij zijn ontdekt kunnen onder meer worden gebruikt voor het meten van kosmologische parameters, zoals de Hubble-constante – een getal dat de uitdijingssnelheid van het heelal aangeeft. Voorwaarde daarbij is wel dat in het achtergrondstelsel een supernova wordt gedetecteerd, die door de lenswerking van het voorgrondstelsel, als meerdere lichtpunten wordt waargenomen. Nu astronomen weten welke sterrenstelsels als lens fungeren, weten ze ook waar ze naar zulke meervoudige supernova’s moeten uitkijken. (EE)
→ Doubling the Number of Known Gravitational Lense

14 januari 2021
Astronomen hebben hemelopnamen, gemaakt door het Kitt Peak National Observatory en het Cerro Tololo Inter-American Observatory, aan elkaar geknoopt tot de grootste fotografische hemelkaart die tot nu toe is gemaakt. Op de kaart, die is gepresenteerd tijdens de (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, zijn meer dan een miljard sterrenstelsels te zien. De nieuwe hemelkaart zal worden gebruikt om bijna veertig miljoen sterrenstelsels te selecteren voor nader onderzoek met het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Dat instrument zal de afstanden van de sterrenstelsels meten, want dan uiteindelijk moet resulteren in de grootste driedimensionale hemelkaart die ooit is gemaakt. De DESI-survey heeft tot doel om meer inzicht te krijgen in de versnellende uitdijing van het heelal, die wordt toegeschreven aan de (hypothetische) ‘donkere energie’. De nu gepresenteerde tweedimensionale hemelkaart beslaat de helft van de hemel. Hij is het resultaat van een zes jaar durend waarnemingsprogramma waarbij drie telescopen en gegevens van de ruimtetelescoop WISE zijn gebruikt. Bij het project waren 150 waarnemers en 50 andere onderzoekers van over te hele wereld betrokken en werd een miljoen gigabyte aan data gegenereerd. De geplande driedimensionale hemelkaart zal over ongeveer vijf jaar gereed zijn. (EE)
→ Giant Map of the Sky Sets Stage for Ambitious DESI Survey

14 januari 2021
Astronomen hebben op 15 april 2020 een korte gammaflits waargenomen die waarschijnlijk afkomstig was van een magnetar – een neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. Het object maakt deel uit van NGC 253, een sterrenstelsel op 11,4 miljoen lichtjaar afstand. Het is voor het eerst dat een ‘magnetarflits’ in een extragalactisch stelsel zo nauwkeurig is gelokaliseerd. Net als een ‘gewone’ neutronenster is een magnetar het compacte overblijfsel van een supernova-explosie. Hoewel zo’n object slechts een kilometer of twintig groot is, bevat het meer massa dan onze zon. Magnetars tollen om de paar seconden om hun as en hebben het sterkste magnetische veld van alle bekende objecten in het heelal. Zelfs vrij geringe verstoringen van dat magnetische veld kunnen uitbarstingen van röntgenstraling veroorzaken die soms weken of maanden voortduren. Al geruime tijd bestaat het vermoeden dat deze exotische objecten ook de bron zijn van sommige korte gammaflitsen – heldere flitsen van energierijke gammastraling die in de jaren 70 voor het eerst werden waargenomen. Ook in ons Melkwegstelsel zijn gammaflitsen waargenomen die van magnetars afkomstig lijken te zijn, maar die waren zo intens dat de detectors waarmee ze werden geregistreerd ‘verblind’ raakten. Bovendien worden waarnemingen binnen de Melkweg gehinderd door stof. Vandaar dat astronomen al geruime tijd uitkijken naar flitsen van magnetars in sterrenstelsels buiten het onze. De detectie van gammaflits GRB 200415A, die slechts 0,14 seconde duurde, is de meest nauwkeurige tot nu toe. Ook een handjevol andere korte gammaflitsen – twee in onze Melkweg en vier daarbuiten – worden aan magnetars toegeschreven. De oorzaak van de ‘magnetarflitsen’ wordt nog niet geheel begrepen. Maar astronomen vermoeden dat de veldlijnen die aan het oppervlak van een magnetar ontspringen, sterk verstrengeld kunnen raken. Dat veroorzaakt zoveel spanning in de korst van het object, dat er breuken ontstaan en het magnetische veld zich ‘herschikt’ in een lagere energietoestand. De energie die bij deze reconnectie vrijkomt, ontsnapt deels als gammastraling. Het verslag van de ontdekking is woensdag 13 januari gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, en gepubliceerd in de tijdschriften Nature en Nature Astronomy. (EE)
→ Astronomers find signature of magnetar outbursts in nearby galaxies

13 januari 2021
Een internationaal team van astronomen heeft ontdekt dat wat zes jaar geleden nog voor een supernova-explosie werd aangezien in werkelijkheid een periodiek verschijnsel is. Het wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een superzwaar zwart gat dat eens in de 114 dagen materie van een ster af rukt. In november 2014 registreerde de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) – een wereldwijd netwerk van autonoom werkende telescopen – een heldere uitbarsting in het hart van het ruim 570 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel ESO 253-G003 in het zuidelijke sterrenbeeld Pictor. Het verschijnsel werd in eerste instantie aangezien voor een supernova – een kolossale sterexplosie – maar ook toen al werd rekening gehouden met de mogelijkheid dat de uitbarsting, die de aanduiding ASASSN-14ko kreeg, verband hield met het superzware zwarte gat in het centrum van het stelsel. Om daar uitsluitsel over te krijgen, is het gedrag van ESO 253−G003 in de jaren daarna gevolgd. Daarbij werd een reeks van zeventien uitbarstingen geregistreerd, die met regelmatige tussenpozen optraden. Op basis daarvan voorspelde het onderzoeksteam dat er op 17 mei 2020 opnieuw een uitbarsting zou plaatsvinden. Deze voorspelling kwam uit, net als twee latere voorspellingen. De meest waarschijnlijke verklaring voor de periodiek optredende uitbarstingen is dat het om een gedeeltelijke ‘tidal disruption event’ (TDE) gaat. Een TDE ontstaat wanneer een ster te dicht in de buurt van een superzwaar zwart gat komt, waardoor hij door laatstgenoemde aan flarden wordt getrokken. Daarbij wordt een deel van de stermaterie de ruimte in geslingerd, terwijl de rest naar het zwarte gat toe valt en daarbij een schijf van heet, helder gas vormt. In dit specifieke geval is de ster blijkbaar niet in één keer door het zwarte gat aan flarden gescheurd, maar verliest hij bij elke nadering een deel van zijn materie. Dat kan natuurlijk niet eeuwig zo doorgaan, dus op enig moment zou er een einde moeten komen aan de reeks uitbarstingen. Onduidelijk is wanneer dat het geval zal zijn. De astronomen weten wel ongeveer hoeveel materie de de ster steeds verliest, maar niet hoeveel massa hij oorspronkelijk heeft gehad. Het is dus een kwestie van afwachten. De resultaten van het nieuwe onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week plaatsvindt, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal. (EE)
→ Mistaken Identity: A Presumed Supernova Is Actually Something Much Rarer

13 januari 2021
Beeldgegevens van de ruimtesonde New Horizons zijn gebruikt om een schatting te maken van het totale aantal sterrenstelsels in het heelal. Dat aantal lijkt aanzienlijk kleiner te zijn dan een eerdere schatting aangaf. Astronomen kunnen het totale aantal sterrenstelsels in het heelal schatten door alles wat ze op een ‘diepe’ opname van de Hubble-ruimtetelescoop zien te tellen, en de uitkomst daarvan met het totale hemeloppervlak te vermenigvuldigen. Maar op die manier zien ze ongetwijfeld veel sterrenstelsels over het hoofd: die zijn zo ver weg dat Hubble ze niet kan waarnemen. Om dit probleem te omzeilen, kan worden geprobeerd om het zwakke schijnsel te meten dat alle sterrenstelsels bij elkaar produceren. Dat schijnsel zorgt ervoor dat de ruimte tussen de sterren niet volmaakt zwart is, maar ook weer niet helder genoeg om in ons deel van het zonnestelsel meetbaar te zijn. De verstrooiing van zonlicht aan interplanetair stof gooit roet in het eten. Wetenschappers kunnen nu echter beschikken over een ruimtesonde met moderne apparatuur die, na een verkenning van de ijzige dwergplaneet Pluto, de zon ver achter zich heeft gelaten: New Horizons. Beeldgegevens van deze ruimtesonde hebben nu laten zien dat het aantal verre, en daardoor ‘onzichtbare’ sterrenstelsels enkele honderden miljarden zal bedragen. Dat is aanzienlijk minder dan de twee biljoen waarop een eerdere schatting leken te wijzen. Deze schatting berustte op wiskundige modellen die aangaven hoeveel sterrenstelsels te klein en te zwak zijn om door de Hubble-ruimtetelescoop te worden opgemerkt. De uitkomst was dat misschien wel negentig procent van alle stelsels buiten het bereik van Hubble zou vallen. Maar dat lijkt dus mee te vallen: slechts de helft wordt door de ruimtetelescoop over het hoofd gezien. (EE)
→ New Horizons Spacecraft Answers Question: How Dark Is Space?

12 januari 2021
Een onderzoeksteam onder leiding van Feige Wang van de Universiteit van Arizona heeft een quasar op 13,03 miljard lichtjaar afstand opgespoord – de verste tot nu toe. Het object bestond al 670 miljoen jaar na de oerknal, toen het heelal nog maar vijf procent van zijn huidige leeftijd had. In het hart van de quasar, die formeel J0313-1806 heet, gaat een superzwaar zwart gat van 1,6 miljard zonsmassa’s schuil. Een quasar is de extreem heldere kern van een ver sterrenstelsel. In deze kern bevindt zich een superzwaar zwart gat dat omgeven is door een schijf van gas. Als gas vanuit de schijf naar het zwarte gat toe valt, komt er energie vrij in de vorm van elektromagnetische straling. Tegelijkertijd kan er ook heet gas uit de schijf ontsnappen. J0313-1806 is niet alleen de verste – en daarmee ook de vroegste – quasar die we kennen, maar ook de eerste in zijn soort die tekenen van ontsnappend heet gas vertoont. Bovendien vertoont het sterrenstelsel waar de quasar deel van uitmaakt een grote stervormingsactiviteit. Quasar J0313-1806 staat slechts 20 miljoen lichtjaar verder weg dan de vorige recordhouder, maar zijn centrale zwarte gat heeft twee keer zoveel massa. Astronomen worstelen al een tijdje met de vraag hoe zo kort na de oerknal al zulke kolossale zwarte gaten kunnen zijn ontstaan. Oorspronkelijk was de gedachte dat het simpelweg ‘samenballingen’ zouden zijn van talrijke kleinere zwarte gaten die bij supernova-explosies zijn gevormd. Maar dit scenario kost veel te veel tijd. En datzelfde geldt inmiddels ook voor varianten die uitgaan van uitzonderlijke zware sterren of van compacte sterrenhopen die tot een zwart gat samentrekken. Volgens de ontdekkers van J0313-1806 moet het daarin aanwezige superzware zwarte gat dus op een heel andere manier zijn gevormd. Ze gaan uit van een scenario waarbij grote hoeveelheden koud waterstofgas rechtstreeks zijn samengetrokken tot een fors zwart gat van ongeveer tienduizend zonsmassa’s, dat vervolgens gas en sterren uit zijn omgeving heeft aangetrokken. Alleen op die manier kan het zwarte gat in J0313-1806 zo snel zijn grote massa hebben bereikt. Uit de helderheid van de quasar leiden astronomen af dat het superzware zwarte gat jaarlijks nog steeds het equivalent van 25 zonnen aan materie opslokt. In diezelfde tijd produceert het omringende sterrenstelsel ongeveer 200 zonsmassa’s aan nieuwe sterren. Netto neemt het aantal sterren in het stelsel dus nog toe. De resultaten van het nieuwe onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 237ste (virtuele) bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week plaatsvindt, en zijn geaccepteerd voor publicatie in de Astrophysical Journal Letters. (EE)
→ Most distant quasar discovered sheds light on how black holes grow

12 januari 2021
Met een gecombineerde observatie van zowel de Low Frequency Array (LOFAR) als de Westerbork Synthese Radiotelescoop (WSRT-Apertif) hebben astronomen de levenscyclus van een superzwaar zwart gat gemeten. Het is voor het eerst dat beide radiotelescopen van het Nederlands instituut voor radioastronomie (ASTRON) gebruikt zijn om hetzelfde deel van het universum gelijktijdig te observeren. Deze proof of concept studie, onderdeel van de LOFAR deep fields surveys, toont aan dat een gecombineerde LOFAR/WSRT-Apertif-observatie kan onthullen in welke fase van zijn levenscyclus een superzwaar gat zich bevindt. Het is bekend van superzware zwarte gaten dat ze zowel ‘actieve’ als ‘stille’ fases hebben. In hun actieve fase stoten ze enorme hoeveelheden energie uit, die uiteindelijk gas en materie aan sterrenstelsels kunnen onttrekken en de vorming van nieuwe sterren kunnen beïnvloeden. Deze uitstoten worden verondersteld enkele tientallen tot honderden miljoenen jaren te duren, wat in de levensduur van een heelal slechts een kort moment is. Na deze actieve fase gaat het superzware gat een stille fase in. Een deel van de uitgestoten energie is in de vorm van radiogolven, zowel op lage als op hoge frequenties. Een gecombineerde observatie van de ASTRON-radiotelescopen LOFAR (lage frequentie radiogolven) en WSRT-Apertif (hoge frequentie radiogolven) is in staat deze uitgezonden radiogolven te detecteren. In een eerder onderzoek is LOFAR ingezet om mogelijke superzware zwarte gaten te ontdekken die zich in hun stervende fase of herstartende fase bevinden. In deze studie zijn dezelfde bronnen bestudeerd, maar dit keer samen met WSRT-Apertif. De relatieve sterkte van de radiogolven op twee verschillende radiofrequenties is vervolgens gebruikt om, naar eerste orde, af te leiden hoe oud een radiobron is en of deze zich al in een stervende fase bevindt. Astronomen vermoeden dat een zwart gat gedurende zijn bestaan meerdere keren een uitstotende cyclus kan initiëren. Door superzware zwarte gaten met zowel LOFAR als WSRT-Apertif te observeren, kunnen wetenschappers vaststellen welke van deze superzwarte gaten zich op dit moment in de uit-fase bevinden en hoe lang geleden ze die fase in gingen. Ook hebben ze gevallen geïdentificeerd waar de uitstotende fase van een superzwaar zwart gat ‘recentelijk’ opnieuw is opgestart. 
→ Volledig persbericht

11 januari 2021
Astronomen hebben mogelijk een glimp opgevangen van het kosmische ‘concert’ van zwaartekrachtgolven dat het gevolg is van de talrijke botsingen tussen sterrenstelsels en superzware gaten die in het heelal plaatsvinden. De wetenschappers presenteren hun bevindingen tijdens de virtuele bijeenkomst van de American Astronomical Society, die vandaag van start is gegaan, en in het vaktijdschrift Astrophysical Journal Letters. In 2016 registreerden wetenschappers voor het eerst zwaartekrachtgolven uit het heelal. Deze golven – een soort rimpelingen van de ruimte – werden veroorzaakt door de botsing tussen twee relatief lichte zwarte gaten in een sterrenstelsel op 130 miljoen lichtjaar van de aarde. Ze zijn opgepikt met de speciaal voor dit doel gebouwde LIGO-detector in de VS. LIGO, en zijn Europese tegenhanger Virgo, zijn alleen gevoelig voor kortgolvige zwaartekrachtgolven, zoals die worden uitgezonden door twee naar elkaar toe spiralende objecten van hooguit enkele tientallen zonsmassa’s. Voor de detectie van de langgolvige zwaartekrachtgolven van twee naar elkaar toe spiralende zwarte gaten met miljoenen keren zoveel massa is een detector nodig die vele malen groter is dan de aarde. Dit praktische probleem kan worden omzeild door gebruik te maken van pulsars – de ‘vuurtorens’ van de Melkweg. Pulsars zijn ineengestorte sterren die heel snel rondtollen en daarbij bundels van radiostraling uitzenden. Vanaf de aarde zijn deze objecten waarneembaar als regelmatig knipperende objecten. Bij het North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav)-project worden al jarenlang de pulsen van tientallen pulsars, verspreid over ons Melkwegstelsel, met radiotelescopen in de gaten gehouden. Theoretisch zou een langgolvige zwaartekrachtgolf die door de Melkweg trekt in de loop van enkele jaren, of zelfs decennia, kleine variaties moeten veroorzaken in de afstanden van deze pulsars. En dat zou dan resulteren in gelijktijdig optredende veranderingen in de aankomsttijden van hun pulsen. De verwachte variaties zijn wel heel klein: van de orde van een paar honderd nanoseconden (een nanoseconde is een miljardste van een seconde). Om zulke minuscule variaties te kunnen opmerken, is het zaak om het knippergedrag van zoveel mogelijk pulsars over een zo lang mogelijke periode te volgen. Deze aanpak lijkt nu zijn vruchten te hebben afgeworpen. Bij hun meest recente analyse hebben de wetenschappers van het NANOGrav-project een effect te hebben ontdekt dat de pulsen van veel van de onderzochte pulsars beïnvloedt. Zekerheid over de oorzaak van dit signaal hebben ze echter nog niet. Daartoe is het nodig om nog meer pulsars langdurig in de gaten te houden. Voor dit doel wordt inmiddels samengewerkt met vergelijkbare projecten in Australië en Europa (EE)
→ ‘Galaxy-sized’ observatory sees potential hints of gravitational waves

11 januari 2021
Sterrenstelsels beginnen te ‘sterven’ wanneer ze stoppen met het vormen van nieuwe sterren, maar tot nu toe was het begin van dit proces bij een ver sterrenstelsel nog nooit duidelijk gezien. Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) heeft een team van astronomen nu een sterrenstelsel waargenomen dat bijna de helft van zijn sterren-vormende gas heeft uitgestoten. Het onderzochte sterrenstelsel, ID2299, staat zo ver weg dat zijn licht er ongeveer 9 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. We zien het toen het heelal nog maar 4,5 miljard jaar oud was. ID2299 stoot gas uit in een tempo van tienduizend zonsmassa’s per jaar en zal daardoor maar liefst 46 procent van zijn totale hoeveelheid koud gas kwijtraken. Omdat het stelsel ook in een zeer hoog tempo nieuwe sterren vormt – honderden keren sneller dan ons Melkwegstelsel – zal ook het overgebleven gas heel snel opraken, waardoor de sterproductie in het stelsel binnen enkele tientallen miljoenen jaren tot stilstand zal komen. De astronomen denken dat dit spectaculaire gasverlies is veroorzaakt door een botsing tussen twee sterrenstelsels die zich uiteindelijk tot ID2299 hebben samengevoegd. Dat leiden ze af uit de connectie van het uitgestoten gas met een ‘getijdenstaart’. Getijdenstaarten zijn langgerekte stromen van sterren en gas die ontstaan ​​wanneer twee sterrenstelsels samensmelten, maar ze zijn doorgaans te zwak om ze bij verre sterrenstelsels te kunnen waarnemen. Omdat de getijdenstaart van ID2299 nog maar net de ruimte in ‘gelanceerd’ is, en daardoor relatief helder is, heeft het onderzoeksteam deze toch kunnen herkennen. De meeste astronomen denken dat de uitstoot van stervormingsmateriaal die ertoe leidt dat een sterrenstelsel geen sterren meer kan produceren wordt veroorzaakt door de ‘winden’ die het gevolg zijn van stervorming en van de activiteit van het zwarte gat in de kern van het stelsel. Maar het nieuwe onderzoek dat vandaag in Nature Astronomy wordt gepubliceerd wijst er nu op dat ook botsingen tussen sterrenstelsels daar verantwoordelijk voor kunnen zijn. (EE)
→ Volledig persbericht

8 januari 2021
Ter viering van het nieuwe jaar hebben NASA en ESA een collage van zes indrukwekkende opnamen van botsende sterrenstelsels gepresenteerd. De opnamen zijn gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop. Botsingen en andere onderlinge interacties spelen een belangrijke rol bij de evolutie van sterrenstelsels. Tijdens deze vaak spectaculaire gebeurtenissen veranderen de stelsels vaak aanzienlijk van vorm en leeft hun stervormingsactiviteit sterk op. Dergelijke stelsels zijn uitstekende ‘laboratoria’ om de vorming van sterrenhopen onder extreme omstandigheden te onderzoeken. Onze Melkweg produceert sterrenhopen met tienduizend keer zoveel massa als onze zon. Maar dat valt in het niet bij de massa’s van de sterrenhopen in botsende sterrenstelsels: die kunnen oplopen tot miljoenen zonsmassa’s. Deze compacte verzamelingen sterren produceren ook veel licht. Zelfs na de botsing, wanneer rust in het samengesmolten stelsel is teruggekeerd, blijven de zeer massarijke sterrenhopen nog lang stralen. In het kader van de Hubble imaging Probe of Extreme Environments and Clusters (HiPEEC)-survey hebben astronomen onderzocht welke gevolgen dat heeft gehad voor de zes stelsels op de collage. Uit het onderzoek blijkt onder meer dat de populatie van sterrenhopen grote en snelle veranderingen ondergaan, en dat de zwaarste sterrenhopen tegen het einde van het samensmeltingsproces ontstaan. (EE)
→ When Galaxies Collide: Hubble Showcases 6 Beautiful Galaxy Mergers

16 december 2020
Een team van astronomen heeft met behulp van de Keck I-telescoop de afstand van het extreem verre sterrenstelsel GN-z11 gemeten. De uitkomst is dat GN-z11 – zoals al werd vermoed – het verste stelsel is dat tot nu toe is opgespoord (Nature Astronomy, 14 december). Dat GN-z11 heel ver weg staat, is al bekend sinds 2016. Metingen van de kleur en helderheid van het stelsel, verricht met de Hubble-ruimtetelescoop, gaven aan dat het stelsel al moet hebben bestaan toen het heelal nog maar ongeveer 380 miljoen jaar oud was. Deze schatting is nu gepreciseerd. Bij het nieuwe onderzoek is gekeken naar heldere lijnen van het element koolstof die in het spectrum van GN-z11 te zien zijn. Dit specifieke ‘licht’ werd meer dan 13 miljard jaar geleden op ultraviolette golflengten uitgezonden, maar is door de uitdijing van het heelal sindsdien zo ver uitgerekt, dat het nu als nabij-infraroodstraling wordt waargenomen. Uit de mate van uitrekking – de zogeheten roodverschuiving –kunnen astronomen afleiden hoe lang het licht van GN-z11 onderweg is geweest. De nieuwe metingen komen uit op een roodverschuiving van 10,957 – iets kleiner dan de waarde op basis van de Hubble-metingen (11,09). Dat betekent dat het licht van GN-z11 er ongeveer 10 miljoen jaar minder lang over heeft gedaan om ons te bereiken dan aanvankelijk was geschat. (EE)
→ The farthest galaxy in the universe

26 november 2020
Uit nieuwe gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop blijkt dat het sterrenstelsel NGC 1052-DF4 door getijdenkrachten aan flarden wordt getrokken. Dit resultaat verklaart de eerdere ontdekking dat dit stelsel weinig of geen donkere materie bevat. In 2018 ontdekte een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum een relatief nabij sterrenstelsel dat bijna geen donkere materie lijkt te bevatten. De ontdekking van dit stelsel, dat de aanduiding NGC 1052-DF2 kreeg, kwam als een verrassing, omdat de meeste sterrenstelsels juist voor het overgrote deel uit donkere materie lijken te bestaan. Sterker nog: zonder donkere materie zou een sterrenstelsel eigenlijk niet eens kunnen ontstaan. Het bleef niet bij dit ene geval: een jaar later werd een tweede ‘ultradiffuus’ sterrenstelsel ontdekt – NGC 1052-DF4. De nieuwe Hubble-gegevens zijn gebruikt om de oorzaak van de ontbrekende donkere materie in NGC 1052-DF4 te vinden. Een team onder leiding van Mireia Montes van University of New South Wales in Australië heeft lang belichte opnamen van het stelsel gemaakt. En daarbij hebben de astronomen ontdekt dat het gebrek aan donkere materie daarin het gevolg kan zijn van de sterke zwaartekrachtsaantrekking van het naburige grote sterrenstelsel NGC 1035, dat bezig zou zijn om DF4 te slopen. Montes en haar team komen tot die conclusie na onderzoek van de ruimtelijke verdeling van bolvormige sterrenhopen – compacte verzamelingen van sterren – in DF4. De verdeling van de bolhopen wijst erop dat ze bezig zijn om uit hun moederstelsel te worden getrokken. Daarnaast hebben de astronomen aanwijzingen gevonden dat DF4 ‘getijdenstaarten’ vertoont – ook een teken dat het stelsel onder invloed van een kracht van buitenaf wordt ontmanteld. Uit een nadere analyse van de beelden blijkt verder dat het centrale deel van DF4 nog ongeschonden is. De getijdenstaarten bevatten namelijk slechts zeven procent van de totale stellaire materie van het stelsel. Dat suggereert dat DF4 al in een eerder stadium van zijn ijle halo van donkere materie is ontdaan, en dat nu het stellaire deel van het stelsel aan de beurt is. (EE)
→ New Hubble Data Explains Missing Dark Matter

18 november 2020
Een team van astronomen onder leiding van SRON, Nederlands instituut voor ruimte-onderzoek, heeft tien keer zoveel hyperlumineuze sterrenstelsels waargenomen in het infrarood dan sterren volgens theoretische modellen kunnen produceren. Als de theorie klopt, kunnen sterren dus niet in hun eentje verantwoordelijk zijn voor de helderheden van de helderste infraroodsterrenstelsels. Elf miljard jaar geleden — ongeveer drie miljard jaar na de oerknal — begonnen zich relatief snel sterrenstelsels te vormen. Er was gas in overvloed, dus een klein deel van deze vroege stelsels was in staat om uit te groeien tot zware, hyperlumineuze exemplaren, met een helderheid van tien biljoen zonnen. Omdat de gasreserves in de loop der tijd opdroogden, konden later minder sterrenstelsels zo snel ‘groeien’. Toen astronomen het heelal bestudeerden met de infrarood-ruimtetelescoop Herschel, zagen ze deze theorie over het algemeen bevestigd. Maar in absolute getallen leek het erop dat er ruim tienmaal teveel hyperlumineuze infraroodsterrenstelsels zijn, zowel in het vroege heelal als dichterbij huis. Helaas kon Herschels ruimtelijke resolutie niet alle individuele sterrenstelsels onderscheiden, zodat ze het niet met zekerheid konden zeggen. Een internationaal team van astronomen, geleid door Lingyu Wang van SRON en de Rijksuniversiteit Groningen, heeft nu de LOFAR-radiotelescoop gebruikt om de sterrenstelsels individueel te onderscheiden. Ze zagen inderdaad meer dan tienmaal zoveel hyperlumineuze sterrenstelsels dan de theorie voorspelt. Met een onzekerheid van een factor twee kunnen ze nu met zekerheid zeggen dat we naar een andere theorie moeten zoeken. ‘We onderzoeken nu welke fysische mechanismen zulke extreme sterrenstelsels kunnen aandrijven,’ zegt Wang. ‘Worden ze aangedreven door stervorming of door de aangroei van superzware zwarte gaten? In het eerste geval moeten hyperlumineuze infraroodsterrenstelsels jaarlijks duizenden zonsmassa’s aan sterren produceren. Theoretische modellen voorzien echter niet in zo’n snelle sterproductie. Een alternatief scenario is dat de stelsels voornamelijk worden aangedreven door de accreties van materie rond het superzware zwarte gat in hun centrum. We hebben vervolgwaarnemingen nodig om de ware aard van deze extreme objecten te kunnen onderzoeken.’ Het team gaat deze vervolgwaarnemingen nu doen vanaf de Keck-sterrenwacht op Hawaï. Dat geeft ze preciezere gegevens over de roodverschuiving van de sterrenstelsels, en dus hun afstand. Keck heeft een optische telescoop die spectra opneemt. Astronomen leiden de roodverschuiving af uit spectra door te kijken hoeveel golflengtes de karakteristieke vingerafdrukken van stoffen zijn verschoven. De astronomen hebben hun bevindingen vandaag op preprint-site arXiv gezet. Binnenkort verschijnt de publicatie ook in een speciale editie van Astronomy & Astrophysics. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

12 november 2020
Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop wijzen erop dat een botsing tussen twee neutronensterren niet automatisch in de vorming van een zwart gat resulteert. In plaats daarvan kan ook een magnetar ontstaan. Dat is de conclusie van nieuw onderzoek waarvan de resultaten binnenkort in The Astrophysical Journal worden gepubliceerd. Het onderzoek heeft betrekking op een hevige sterexplosie – een zogeheten kilonova – waarvan het licht op 22 maart van dit jaar de aarde bereikte. De explosie ging gepaard met een korte, maar hevige flits gammastraling (GRB 200522A), die als eerste werd opgemerkt door de Amerikaanse Swift-satelliet. Nadien is het ’nagloeiende’ verschijnsel nog met tal van andere telescopen op aarde en in de ruimte waargenomen, waaronder ook de Hubble-ruimtetelescoop. Astronomen gaan ervan uit dat korte gammaflitsen ontstaan bij een botsing tussen twee neutronensterren – extreem compacte objecten die minstens zoveel massa hebben als de zon, maar slechts een kilometer of 10 groot zijn. De daarbij optredende explosie, gloeit op allerlei golflengten nog heel lang na dankzij het radioactieve verval van zware elementen die karakteristiek zijn voor de samensmelting van twee neutronensterren. De infraroodstraling die ‘Hubble’ bij deze kilonova waarnam, was opvallend genoeg tien keer zo helder als verwacht. Dat wijst er volgens astronomen op dat ‘iets’ extra energie in het nagloeiende restant heeft gepompt. En dat zou erop kunnen duiden dat de twee neutronensterren die bij de explosie betrokken waren tot een magnetar zijn samengesmolten – een neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. Tot nu toe werd aangenomen dat bij zo’n botsing een zwart gat ontstaat. (EE)
→ Scientists Uncover Truth About Luminous Infrared Kilonova

11 november 2020
Astronomen van onder meer Johns Hopkins University (VS) hebben vastgesteld dat de temperatuur van het gas in clusters van sterrenstelsels gemiddeld 2 miljoen graden Celsius bedraagt. Dat is tien keer heter dan 10 miljard jaar geleden en vier keer zo heet als de corona (buitenste atmosfeer) van de zon. De opwarming wordt veroorzaakt doordat sterrenstelsels gas uit hun omgeving aantrekken. Je kunt de ontelbare gasatomen die door sterrenstelsels worden aangetrokken vergelijken met meteoroïden die de aardatmosfeer binnendringen. Die gaan onder invloed van de zwaartekracht steeds sneller bewegen en ondervinden daarbij wrijving van het medium waar ze doorheen gaan. Dezelfde opwarming onder invloed van de zwaartekracht treedt op bij veel grotere objecten, zoals sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels – een theorie die wordt toegeschreven aan Nobelprijswinnaar James Peebles. De zwaartekracht brengt gas en andere vormen van materie bijeen in sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels, en daardoor warmt het gas op. Bij hun temperatuuranalyse hebben de astronomen gebruik gemaakt van gegevens die de afgelopen decennia zijn verzameld met een telescoop op aarde (de Sloan Digital Sky Survey) en door de Europese satelliet Planck. Met behulp van een nieuwe techniek hebben ze schattingen gemaakt van de kosmologische roodverschuiving in het licht van concentraties van gas. Kosmologische roodverschuiving is het verschijnsel dat de golflengte van het licht van verre sterrenstelsels toeneemt ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Hoe verder een sterrenstelsel van ons verwijderd is, des te langer is de golflengte van zijn licht, en des te langer heeft het geduurd voordat dit licht ons bereikte. Daardoor kunnen astronomen als het ware ‘terugkijken’ in de tijd. Aan de hand van de kleur van het licht kan ook een schatting worden gemaakt van de temperatuur van het stelsel. Op die manier hebben de astronomen kunnen meten dat de temperatuur van kosmisch gas in de loop van de miljarden jaren geleidelijk is toegenomen. Deze stijgende trend is overigens in overeenstemming met de resultaten van computersimulaties. (EE)
→ Galaxies have gotten hotter as they've gotten older

2 november 2020
Een internationaal team van onderzoekers onder Leidse leiding heeft negen gigantische botsingen in kaart gebracht van clusters van sterrenstelsels. De botsingen vonden zeven miljard jaar geleden plaats en konden worden waargenomen omdat ze deeltjes versnellen tot grote snelheden. Het is voor het eerst dat botsingen van zulke verre clusters zijn bestudeerd (Nature Astronomy, 2 november). Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal. Ze kunnen bestaan uit duizenden sterrenstelsels met elk miljarden sterren. Als zulke clusters samensmelten, worden de elektronen die zich tussen deze clusters bevinden versneld tot bijna de lichtsnelheid. Deze deeltjes zenden vervolgens radiostraling uit als ze in contact komen met magneetvelden in de clusters. Tot nu toe waren telescopen niet sterk genoeg om de radiostraling van verre botsende clusters op te vangen. Maar dankzij het Nederlands-Europese netwerk van aan elkaar geschakelde LOFAR-antennes en een ‘belichtingstijd’ van acht uur per cluster konden de onderzoekers voor het eerst gedetailleerde gegevens verzamelen van verre clusters. Uit de gegevens blijkt onder andere dat de radiostraling van verre botsende clusters veel helderder is dan gedacht. Volgens de heersende theorieën komt de radiostraling van deeltjes die worden versneld door turbulente wervelingen. ’We denken dan ook dat de turbulentie en de wervelingen die bij de botsingen ontstaan, sterk genoeg zijn om de deeltjes ook in het jonge heelal te versnellen’, aldus onderzoeksleider Gabriella Di Gennaro, promovenda aan de Universiteit Leiden. Verder bleken de magneetvelden in de verre clusters ongeveer net zo sterk als in eerder onderzochte nabije clusters. Volgens medeauteur en magneetveld-expert Gianfranco Brunetti (INAF-Bologna, Italië) was dat onverwacht: ‘We weten nog niet hoe die magneetvelden zo sterk kunnen zijn in een nog jong heelal, maar door ons onderzoek komen we wel dichter bij een oplossing. We hopen dat toekomstige waarnemingen aan verre clusters meer inzicht geven.’ 
→ Oorspronkelijk persbericht

27 oktober 2020
Massarijke sterrenstelsels werden al vroeg in de geschiedenis van het heelal volwassen. Dat blijkt uit onderzoek door een internationaal team van astronomen die 118 verre sterrenstelsels hebben waargenomen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en een scala aan andere (optische) telescopen. De meeste sterrenstelsels zijn ontstaan toen het heelal nog erg jong was. Zo ging de vorming van ons eigen Melkwegstelsel waarschijnlijk 13,6 miljard jaar geleden van start, toen het heelal nog maar amper 200 miljoen jaar bestond. Toen het heelal ongeveer tien procent van zijn huidige leeftijd had (1 tot 1,5 miljard jaar na de oerknal), ondergingen de meeste sterrenstelsels een ‘groeispurt’. Tijdens deze periode bouwden ze het grootste deel van hun stellaire massa op, en ontstonden de spiraalschijven zoals we die bij veel van de huidige sterrenstelsels waarnemen. Bij de nieuwe survey, die ALPINE heet, hebben astronomen 118 sterrenstelsels waargenomen die middenin hun groeispurt zaten. Daarbij hebben ze vastgesteld dat veel van de stelsels aanzienlijke hoeveelheden stof en zware elementen bevatten – materiaal dat door opeenvolgende generaties van stervende sterren is geproduceerd en verspreid.  Omdat sterrenstelsels in het vroege heelal nog niet veel tijd hebben gehad om sterren te vormen, verwachtten de astronomen niet veel stof of zware elementen te zien. Eerdere onderzoeken leken dat ook te bevestigen. Maar nu is dan toch ontdekt dat ongeveer een op de vijf verre stelsels dermate stofrijk is dat de ultraviolette straling van pasgeboren sterren aan het zicht onttrokken wordt. Veel van de stelsels zien er volgroeid uit. Ze vertonen een grote verscheidenheid aan structuren, waaronder ook de eerste tekenen van de schijfvorming die kan leiden tot de vorming van een spiraalstructuur zoals ook onze Melkweg die kent. Een en ander wijst erop dat de ontwikkeling van sterrenstelsels sneller is verlopen dan werd verwacht. Waarom dat zo is, is nog onduidelijk. Om meer over de verre sterrenstelsels te weten te komen, willen de astronomen ALMA nog wat langer op afzonderlijke exemplaren richten. Op die manier hopen ze te kunnen vaststellen waar het stof zich precies bevindt, en de bewegingen van het tevens aanwezige gas in kaart te brengen. (EE)
→ Galaxies in the Infant Universe Were Surprisingly Mature

15 oktober 2020
Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Søren Larsen (Radboud Universiteit) heeft toevallig een bolvormige sterrenhoop ontdekt die extreem weinig metalen bevat. De astronomen hadden waarneemtijd over en besloten de bolhoop in de Andromedanevel mee te nemen als extraatje. Ze publiceren hun bevindingen vrijdag in het vakblad Science. Bolvormige sterrenhopen bestaan meestal uit honderdduizenden of miljoenen oude sterren die zich als een groep door een sterrenstelsel verplaatsen. De metaalarme bolhoop heet RBC EXT8, bevindt zich in de Andromedanevel. De sterren in de hoop hebben gemiddeld 800 keer zo weinig metalen als onze zon en zijn drie keer zo metaalarm als het vorige laagterecord voor bolhopen. De astronomen staan voor een raadsel, omdat tot nu toe werd gedacht dat grote bolvormige sterrenhopen behoorlijk wat metalen moesten bevatten. De nieuwe vondst stelt deze zogeheten metaaldrempel ter discussie. Daarnaast kan de ontdekking ook gevolgen hebben voor de theorieën over de vorming van sterrenstelsels in het jonge heelal. De onderzoekers deden hun waarnemingen met de HIRES-spectrometer van de Keck Telescoop op Hawaï. Ze rafelden op 25 oktober 2019 het licht uiteen van vijf bolhopen in sterrenstelsels in de buurt van onze Melkweg. Oorspronkelijk stond de bolhoop RBC EXT8 niet op het programma, maar de onderzoekers hadden een paar uur waarneemtijd over en besloten hun telescoop op de bolhoop te richten. Ze maakten twee spectroscopische opnamen van elk twintig minuten voor het metaalgehalte en gebruikten drie archiefbeelden van de Canada-France-Hawaii Telescope om de grootte van de hoop te bepalen.  In de toekomst hopen de onderzoekers meer metaalarme bolhopen te vinden en het raadsel over het ontstaan ervan op te lossen.
→ Volledig persbericht

15 oktober 2020
Sommige superzware zwarte gaten stoten krachtige bundels van materiaal, oftewel ‘jets’, uit, terwijl andere dat niet doen. Astronomen denken nu te weten hoe dat komt. Met behulp van gegevens van de röntgensatellieten Chandra (VS), XMM-Newton (Europa) en ROSAT (Duitsland), de VLA-radiotelescoop en een aantal andere telescopen heeft een team van onderzoekers meer dan 700 quasars – snel ‘groeiende’ super zware zwarte gaten – onderzocht om erachter te komen welke factoren bepalend zijn voor het ontstaan van jets. Eerder was al vastgesteld dat een superzwaar zwart gat snel moet ronddraaien om een krachtige jet te produceren, maar dat niet alle snel ronddraaiende zwarte gaten jets hebben. De astronomen hebben nu ontdekt dat er een andere factor in het spel is bij het ontstaan van jets: een ‘corona’ van diffuus heet gas dat doortrokken is met magnetische velden. Dat hete gas bevindt zich boven en onder de schijf van materie die zo’n zwart gat doorgaans om zich heen heeft verzameld. Als een quasar geen heldere röntgenbron is, en dus geen corona heeft, heeft hij ook geen krachtige jets. Uit eerdere onderzoeken was al gebleken dat quasars zonder jets een karakteristiek verband vertonen tussen de sterkte van hun röntgen- en ultraviolette emissie. Deze correlatie wordt verklaard door aan te nemen dat uv-straling van de schijf rond het zwarte gat in botsing komt met deeltjes in de corona. Daarbij wordt de uv-straling energetisch ’gepromoveerd’ tot röntgenstraling. Bij het nieuwe onderzoek is specifiek gekeken naar quasars mét jets. En daarbij werd hetzelfde verband tussen röntgen- en uv-straling gemeten als bij quasars zonder jets. Daaruit wordt geconcludeerd dat de röntgenstraling van beide soorten quasars afkomstig is van een corona. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat de röntgenstraling van quasars met jets voornamelijk afkomstig was van de basis van de jets. Maar dat lijkt dus niet zo te zijn: de bijdrage van de jet is beperkt. (EE)
→ The Recipe for Powerful Quasar Jets

13 oktober 2020
Astronomen hebben na een nieuwe analyse van bestaande Hubble-data vastgesteld dat het uiterst lichtzwakke sterrenstelsel Dragonfly44 veel minder sterrenhopen in de omringende halo van donkere materie heeft dan in 2016 is gemeld. Omdat het aantal bolhopen een goede indicator is voor de hoeveelheid donkere materie, is dit zogeheten ultradiffuse stelsel eerder een gewoon dwergsterrenstelsel, met de bijbehorende hoeveelheid donkere materie, dan een stelsel van Melkweg-achtige omvang dat vrijwel geheel uit donkere materie zou bestaan. Dit onderzoeksresultaat, onder leiding van de Groningse promovendus Teymoor Saifollahi, is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. In 2015 vonden astronomen van Yale University in de VS, onder leiding van de Nederlandse astronoom Pieter van Dokkum, vele zeer lichtzwakke sterrenstelsels in de Comacluster, een groep van duizenden sterrenstelsels op een afstand van 300 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Haar van Berenice. Het vreemde aan de stelsels was dat ze soms groter leken dan de Melkweg, maar 100 tot 1000 keer zo weinig licht gaven. Nadat de massa van de grootste stelsels was gemeten, bleken ze een hoeveelheid donkere materie te hebben die normaal is in dwergstelsels. Alleen het grootste stelsel, Dragonfly44 (DF44), bleef een uitzondering. Dezelfde groep van Yale University gebruikte in 2016 en 2017 verschillende methoden om de donkere materie in DF44 te bepalen en vond een hoeveelheid die gelijk is aan die van de Melkweg. Daarmee zou DF44 voor 99,99% uit de raadselachtige donkere materie bestaan, en voor slechts een honderdste procent uit zichtbare sterren. Ze trokken die conclusie op basis van het aantal bolvormige sterrenhopen rond het stelsel, dat bepalend is voor de grootte van de halo van donkere materie. Het team onder leiding van Teymoor Saifollahi telde in een nieuwe, nauwkeuriger analyse het aantal bolhopen rond DF44 en kwam op een veel lager aantal uit. Het aantal dat Saifollahi en collega’s telde impliceert een lagere massa en een tien keer kleinere hoeveelheid donkere materie in DF44, vergelijkbaar met de hoeveelheid in dwergsterrenstelsels. Saifollahi: ‘Dragonfly44 was al die jaren een buitenbeentje dat niet verklaard kon worden met bestaande modellen voor stervorming. Ook kon het niet worden geproduceerd in kosmologische simulaties. Nu weten we dat het resultaat niet klopte en dat DF44 een gewoon dwergstelsel is. Waarschijnlijk zijn alle ultradiffuse sterrenstelsels zo.’
→ Oorspronkelijk persbericht

12 oktober 2020
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) en de New Technology Telescope (NTT) van ESO hebben astronomen de zeldzame uitbarsting van licht waargenomen van een ster die door een superzwaar zwart gat aan flarden wordt getrokken. Het verschijnsel, dat een tidal disruption event wordt genoemd, was met een afstand van iets meer dan 215 miljoen lichtjaar het meest nabije in zijn soort en werd ongekend gedetailleerd waargenomen. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 12 oktober). Astronomen weten wat er in theorie tijdens zo’n tidal disruption event zou moeten gebeuren. Wanneer een onfortuinlijke ster zich te dicht in de buurt van een superzwaar zwart gat in het centrum van een sterrenstelsel waagt, wordt deze door de extreme zwaartekrachtsaantrekking van het zwarte gat tot dunne slierten materie uiteen getrokken oftewel ‘gespaghettificeerd’. Wanneer die stellaire materie tijdens dit proces in het zwarte gat valt, komt een heldere uitbarsting van energie vrij, die astronomen kunnen detecteren. Hoewel zo’n uitbarsting van licht krachtig en helder is, kostte het astronomen tot nu toe moeite om deze waar te nemen, omdat het verschijnsel vaak door een gordijn van stof en puin aan het zicht onttrokken wordt. Pas nu is het astronomen gelukt om meer over dit ‘gordijn’ te weten te komen. Ze hebben ontdekt dat wanneer een zwart gat een ster verzwelgt, deze met een krachtige stoot een deel van het ‘puin’ van de ster dat het zicht belemmert wegblaast. De ontdekking was mogelijk omdat het nu onderzochte tidal disruption event, AT2019qiz, kort nadat de ster aan flarden werd getrokken werd opgemerkt. Omdat ze er zo vroeg bij waren, konden de astronomen daadwerkelijk zien hoe het gordijn van stof en puin werd opgetrokken toen het zwarte gat materiaal met snelheden tot 10.000 kilometer per seconde uitstootte en het zwarte gat overspoelde. AT2019qiz speelde zich af in een spiraalstelsel in het sterrenbeeld Eridanus, en werd gedurende zes maanden door de astronomen gevolgd. Daarbij zagen ze de uitbarsting in helderheid toenemen en vervolgens weer uitdoven. In de daaropvolgende maanden werden diverse waarnemingen van de gebeurtenis gedaan, onder meer met X-shooter en EFOSC2 – twee krachtige instrumenten van de ESO-telescopen VLT en NTT, die in het noorden van Chili staan opgesteld. De snelle en uitgebreide waarnemingen op ultraviolette, optische, röntgen- en radio-golflengten lieten voor het eerst zien dat er een direct verband bestaat tussen het materiaal dat van de ster wegstroomt en de heldere flits die optreedt wanneer deze door het zwarte gat wordt verzwolgen. De onfortuinlijke ster had ongeveer net zoveel massa als onze zon, en ongeveer de helft ervan werd door het zwarte gat, dat meer dan een miljoen keer massarijker is, opgeslokt. (EE)
→ Volledig persbericht van ESO

1 oktober 2020
Einsteins algemene relativiteitstheorie (ART) – het idee dat zwaartekracht wordt veroorzaakt doordat materie de ruimtetijd doet krommen – houdt al meer dan honderd jaar stand. Ook voor de nieuwste test, waarbij het superzware zwarte gat in het sterrenstelsel M87 centraal staat, is de theorie met vlag en wimpel geslaagd. De ‘concurrentie’ heeft er echter moeite mee (Physical Review Letters, 1 oktober). Ondanks het aanhoudende succes van Einsteins theorie zijn wetenschappers het erover eens dat er ooit een moment komt dat de ART de mist in gaat. In wiskundig opzicht is de theorie namelijk niet verenigbaar met de kwantummechanica, die de subatomaire wereld beschrijft. Vermoed wordt dat er ooit een theorie zal worden gevonden die zwaartekracht en kwantummechanica met elkaar verenigt. Maar zover is het nog lang niet. De afgelopen decennia zijn tal van alternatieven voor de ART aangedragen. Om kans van slagen te hebben, moet zo’n theorie natuurlijk wel in overeenstemming zijn met de waarnemingen – net zoals Einsteins theorie dat tot nu toe is. Sinds kort beschikken wetenschappers over een nieuwe benchmark waaraan zo’n alternatieve theorie zou moeten voldoen: de waargenomen grootte van de ‘schaduw’ van het zwarte gat in M87, waarvan in april 2019 voor het eerst een opname is gepresenteerd. Een eerste analyse liet destijds al zien dat de grootte van die schaduw overeenkomt met wat de ART voorspelt. En nu heeft een team van wetenschappers onderzocht hoe sterk een nieuwe zwaartekrachttheorie mag afwijken van de ART om nog de juiste schaduwgrootte te reproduceren. Daarbij hebben ze zich beperkt tot de alternatieven die al waren geslaagd voor alle eerdere tests binnen ons eigen zonnestelsel. Uit het nieuwe onderzoek blijkt dat het zwarte gat in M87 de 'speelruimte' voor nieuwe theorieën met bijna een factor 500 heeft verkleind. Hierdoor zijn tal van manieren om de ART te modificeren nu afgevallen. Naar verwachting zal een opname van het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel de speelruimte voor alternatieve zwaartekrachttheorieën nog verder verkleinen. Maar ook Einsteins theorie zélf moet natuurlijk nog voor dit veel strengere ‘examen’ slagen. (EE)
→ Einstein’s description of gravity just got much harder to beat

1 oktober 2020
De Hubble-ruimtetelescoop heeft het uitdoven in beeld gebracht van een supernova die in januari 2018 in het bijna 70 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 2525 verscheen. De opnamen zijn gemaakt in het kader van een langlopend onderzoeksprogramma dat gericht is op het meten van de uitdijingssnelheid van het heelal. Supernova-explosies als deze spelen een belangrijke rol bij deze metingen. De supernova, die formeel bekendstaat als SN2018gv, is vanaf februari 2018 een jaar lang met tussenpozen met de ruimtetelescoop waargenomen. Op de opnamen is het geleidelijk uitdovende object te zien als een heldere ster aan de rand van een van de spiraalarmen van NGC 2525. Een filmpje op basis van de Hubble-beelden laat het zwakker worden van de ster goed zien. SN2018gv was een supernova van type Ia. Dit soort sterexplosies ontstaan wanneer een witte dwergster – het compacte restant van een uitgeputte ster – materie aangevoerd krijgt van een begeleidende ster en daarbij een kritische massa overschrijdt. Dat resulteert in een thermonucleaire kettingreactie waarbij de witte dwerg uit elkaar spat en grote hoeveelheden licht en andere vormen van straling worden uitgezonden. Op het hoogtepunt van de explosie straalt zo’n supernova 5 miljard keer zo fel als onze zon. Omdat supernova’s van dit type steeds min of meer dezelfde helderheid bereiken, kunnen ze door astronomen als ‘standaardkaarsen’ worden gebruikt. Heel kort geformuleerd kan uit de schijnbare helderheid van zo’n supernova direct zijn afstand tot de aarde worden afgeleid. Door grote aantallen supernova’s van type Ia op uiteenlopende afstanden van de aarde waar te nemen, hopen astronomen meer inzicht te krijgen in de (versnellende) uitdijing van het heelal. (EE)
→ Hubble Observes Spectacular Supernova Time-Lapse

1 oktober 2020
Met behulp van ESO’s Very Large Telescope (VLT) hebben astronomen zes sterrenstelsels ontdekt rond een superzwaar zwart gat dat al bestond toen het heelal nog geen miljard jaar oud was. Het is voor het eerst dat zo’n hechte groep zo kort na de oerknal is waargenomen. De ontdekking geeft meer inzicht in hoe superzware zwarte gaten zijn ontstaan en zo snel hun enorme afmetingen hebben bereikt. Ze bevestigt de theorie dat zwarte gaten snel kunnen groeien in grote web-achtige structuren die overvloedige hoeveelheden gas bevatten waarmee ze zich kunnen voeden (Astronomy & Astrophysics Letters, 1 oktober). De nieuwe waarnemingen laten zien dat de zes sterrenstelsels zijn ingebed in een kosmisch ‘spinnenweb’ van gas rond een superzwaar zwart gat dat een miljard keer zoveel massa heeft als onze zon. Dit kosmische web is meer dan 300 keer zo groot als ons Melkwegstelsel en de stelsels liggen op plekken waar de ‘draden’ van het web elkaar kruisen. Via deze filamenten stroomt gas naar zowel de sterrenstelsels als het centrale superzware zwarte gat. Het licht van deze grote web-achtige structuur werd uitgezonden in een tijd dat het heelal nog maar 900 miljoen jaar oud was. De allereerste zwarte gaten, waarvan wordt aangenomen dat ze zijn gevormd bij de ineenstorting van de eerste sterren, moeten zeer snel zijn gegroeid. Anders zouden ze 900 miljoen jaar na oerknal nooit massa’s van een miljard zonnen hebben bereikt. Maar astronomen worstelen met de vraag hoe deze objecten in zo korte tijd zo veel gas konden verzamelen. De nu ontdekte structuur biedt een waarschijnlijke verklaring: het ‘spinnenweb’ en de sterrenstelsels daarbinnen bevatten voldoende gas om het centrale zwarte gat, dat bekendstaat als quasar SDSS J103027.09+052455.0, snel tot een superzware kolos te doen uitgroeien. Dat roept natuurlijk de vraag op hoe die grote web-structuren dan zijn ontstaan. Astronomen denken dat reusachtige halo’s van donkere materie het antwoord zijn. Van deze grote gebieden van onzichtbare materie wordt vermoed dat ze vroeg in de geschiedenis van het heelal enorme hoeveelheden gas hebben aangetrokken. Gezamenlijk hebben het gas en de onzichtbare donkere materie web-achtige structuren gevormd, waarin sterrenstelsels en zwarte gaten tot ontwikkeling konden komen. De nu ontdekte sterrenstelsels behoren tot de zwakste die met de huidige telescopen waarneembaar zijn. De ontdekking vereiste urenlange waarnemingen met de grootste telescopen die beschikbaar waren, waaronder de VLT van de ESO-sterrenwacht op Paranal in de Chileense Atacama-woestijn. Vermoed wordt dat de stelsels slechts het topje van de ijsberg zijn. (EE)
→ Volledig persbericht

28 september 2020
Een internationaal onderzoeksteam heeft voor het eerst een ver jong sterrenstelsel ontdekt dat op ultraviolette golflengten ongeveer net zo fel straalt als een quasar. Het stelsel, met de aanduiding BOSS-EUVLG1, bevindt zich op een afstand van bijna 12 miljard lichtjaar. We zien het stelsel dus zoals het er ongeveer 12 miljard jaar geleden uitzag. Vanwege zijn grote afstand en helderheid stond BOSS-EUVLG1 aanvankelijk te boek als een quasar. Zo’n object dankt zijn extreme helderheid aan de aanwezigheid van een superzwaar zwart gat dat materie uit de omgeving naar zich toe trekt. Nieuwe waarnemingen met de Gran Telescopio Canarias op het Canarische eiland La Palma en met de ALMA-radiotelescoop in Chili hebben nu echter laten zien dat de grote helderheid van BOSS-EUVLG1 een andere oorzaak heeft: het stelsel bevat grote aantallen jonge, zware sterren, maar verrassend weinig stof. Het tempo waarin BOSS-EUVLG1 nieuwe sterren produceert moet zeer hoog zijn: ongeveer duizend zonsmassa’s per jaar. Daarmee verloopt de stervorming in dit stelsel duizend keer zo snel als in onze Melkweg, terwijl laatstgenoemde dertig keer zo groot is. De onderzoeksresultaten wijzen erop dat BOSS-EUVLG1 een voorbeeld is van een zwaar sterrenstelsels waarin de vorming van nieuwe sterren nog maar net op gang is gekomen. Blijkbaar hebben die sterren nog niet de kans gehad om hun omgeving te verrijken met elementen zwaarder dan helium, waardoor zich ook nog geen verduisterend stof heeft kunnen vormen. Naar verwachting zal het stelsel binnen enkele honderden miljoenen jaren net zo ‘stoffig’ zijn als andere grote, verre sterrenstelsels, en veel minder uv-straling uitzenden. Dat kan ook verklaren waarom niet eerder stelsels van dit type zijn opgespoord: hun uv-heldere fase is van relatief korte duur. (EE)
→ Astronomers find the first galaxy whose ultraviolet luminosity is comparable to that of a quasar

24 september 2020
Een internationaal team van astronomen, met daarbij een hoofdrol voor onderzoekers van de Universiteit Leiden, heeft de brandstof voor het vormen van sterrenstelsels in kaart gebracht in het iconische Hubble Ultra Deep Field. De resultaten van het onderzoek zijn geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. Het onderzoek laat zien hoe sterrenstelsels gevormd worden en hoe ze groeien. Het toont aan waarom de periode tussen dertien miljard jaar geleden en tien miljard jaar geleden een Gouden Eeuw was voor de vorming van sterrenstelsels. De sterrenkundigen werkten samen in de zogeheten ASPECS-survey. ASPECS is een van de eerste grote internationale projecten uitgevoerd met de ALMA-telescoop. Vier Leidse onderzoekers spelen een belangrijke rol in het project. De onderzoekers combineerden tweehonderd uur aan waarnemingen van de ALMA-telescopen in Chili met spectroscopische metingen van het MUSE-instrument op de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, ESO (eveneens in Chili). Uit eerdere grote onderzoeken bleek al dat de vorming van sterren en sterrenstelsels zo’n tien miljard jaar geleden zijn hoogtepunt kende. Maar de aanleiding en de grootte van die geboortegolf bleef tot nu toe een raadsel. Dit kwam doordat de gebruikte telescopen niet door het stof heen konden kijken en de brandstof voor stervorming niet konden zien. Met de ALMA-telescopen kon dat wel. De sterrenkundigen keken in het Hubble Ultra Deep Field naar de emissielijn van koolmonoxide. Daaruit konden ze de hoeveelheid moleculaire waterstof afleiden. Dat is de ruwe grondstof voor de vorming van sterren. Om die afleiding nauwkeurig te maken, was kennis nodig van de hoeveelheid zware elementen in het gas, de dichtheid en temperatuur en de sterkte van het stralingsveld dat op de koolmonoxide schijnt. Dat gebeurde met behulp van het MUSE-instrument door de Leidse promovendus Leindert Boogaard. Leindert Boogaard zegt hierover: "De combinatie van waarnemingen van het koude gas met het warme gas en het sterlicht geven ons een unieke kijk op de verre sterrenstelsels. Deze stukjes van de puzzel zijn essentieel om het volledige proces van de groei en vorming van sterrenstelsels te begrijpen.” De sterrenstelsels in het Hubble Ultra Deep Field met in totaal de meeste brandstof bleken voornamelijk 'normale’ stelsels te zijn, met gemiddelde stermassa's en stervormingssnelheden. Andere sterrenstelsels zijn zogeheten starburst-stelsels, met ongebruikelijk hoge stervormingsactiviteit, of rustige sterrenstelsels, met ongebruikelijk lage activiteit. Het onderzoek maakt duidelijk dat de hoeveelheid moleculaire waterstof vanaf de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden, gestaag toenam tot ongeveer 10 miljard jaar geleden. Rychard Bouwens (Universiteit Leiden): “Dit was dus de Gouden Eeuw van de stervorming, met veel ruw materiaal voor nieuwe sterren en sterrenstelsels. De helft van de sterren die ooit hebben bestaan, zijn in dat tijdperk van de kosmische geschiedenis geboren.” In de toekomst willen de astronomen naar sterrenstelsels afzonderlijk gaan kijken. Dergelijk gedetailleerd onderzoek is mogelijk met behulp van de hoge-resolutiemodus van de ALMA-telescopen in combinatie met waarnemingen van de toekomstige James Webb Space Telescope.
→ Origineel persbericht

2 september 2020
De zwaartekrachtgolfdectoren LIGO (VS) en Virgo (Italië) hebben hun tot nu toe grootste botsing geregistreerd: de samensmelting van twee zwarte gaten met een gezamenlijke massa van 142 zonsmassa’s. De botsing, met de aanduiding GW190521, speelde zich af toen het heelal nog maar half zo oud was als nu. De ‘rimpelingen’ in de ruimtetijd die daarbij zijn ontstaan hebben er 7 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken (Physical Review Letters en Astrophysical Journal Letters, 2 september). Het is voor het eerst dat de ‘geboorte’ van een zwart gat van deze massa is rechtstreeks is waargenomen. Het overgrote deel van de zwarte gaten die tot nu toe bekend zijn, zijn ofwel lichter ofwel veel zwaarder dan 142 zonsmassa’s. Nog verrassender is het feit dat een van de zwarte gaten die bij de botsing betrokken waren van zichzelf al 85 keer zoveel massa had als onze zon. Volgens de bestaande theorieën over de explosies van zware sterren, zou een zwart gat van dit kaliber niet mogen bestaan. Bij een supernova-explosie zou een zwarte gat van hooguit enkele tientallen zonsmassa’s achterblijven. Het is echter denkbaar dat dit exemplaar ook al het resultaat was van een botsing tussen twee (kleinere) zwarte gaten. GW190521 werd op 21 mei 2019 waargenomen tijdens de derde gezamenlijke waarneemcampage van LIGO en Virgo. Het signaal van de zwaartekrachtgolf duurde maar kort: een tiende van een seconde. Toch kon worden vastgesteld dat de beide zwarte gaten in die korte tijd nog twee keer om elkaar wentelden. GW190521 is niet alleen de zwaarste botsing die tot nu toe is waargenomen, maar ook de verste. Vanwege die hoge totale massa waren de opgewekte zwaartekrachtgolven heel sterk. Vandaar dat ze ook na een reis van 7 miljard jaar nog waarneembaar waren. Tussen 1 april 2019 en 27 maart 2020 hebben LIGO en Virgo 56 mogelijke zwaartekrachtgolven gedetecteerd. Tot nu toe zijn pas vier van deze detecties geverifieerd en gepubliceerd – GW190521 is nummer vier. De overige 52 waarnemingen moeten nog worden uitgeplozen. (EE)
→ LIGO & Virgo Catch Their Biggest Fish So Far

27 augustus 2020
Astronomen hebben, met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, het enorme omhulsel van gas – de zogeheten halo – rond het Andromedastelsel in kaart gebracht. Het Andromedastelsel is de naaste grote buur van ons Melkwegstelsel. De waarnemingen laten zien dat diens zeer diffuse halo zich uitstrekt tot een afstand van 1,3 miljoen lichtjaar – ongeveer halverwege de Melkweg – en in sommige richtingen zelfs nog verder dan dat. Dit betekent dat de halo van het Andromedastelsel al contact maakt met die van ons eigen sterrenstelsel (The Astrophysical Journal, 27 augustus). Uit het onderzoek blijkt verder dat de halo van het Andromedastelsel een gelaagde structuur heeft. Hij bestaat uit twee verschillende schillen van gas. De buitenste schil is heter en gelijkmatiger dan de binnenste. Het verschil wordt toegeschreven aan het feit dat het binnenste deel van de halo in beroering wordt gebracht door de supernova-explosies die in de schijf van het Andromedastelsel optreden. Bij het onderzoek is gebruik gemaakt van het licht van 43 quasars – de zeer heldere kernen van extreem verre sterrenstelsels – die van ons uit gezien achter (de halo van) het Andromedastelsel staan. Het is een uitbreiding van een onderzoek in 2015, waarbij naar het licht van slechts zes quasars is gekeken. Uit de mate waarin het quasarlicht door het gas in de halo wordt geabsorbeerd, kunnen astronomen vaststellen waar de dichtheid van het halogas het grootst is. Het Andromedastelsel, ook bekend als M31, is een spiraalstelsel dat ongeveer net zo groot is als onze Melkwegstelsel en mogelijk een biljoen sterren bevat. Met een afstand van ‘slechts’ 2,5 miljoen lichtjaar is het stelsel dichtbij genoeg om onder goede omstandigheden waarneembaar te zijn als een langwerpig neveltje aan de herfsthemel. Als we zijn halo ook zouden kunnen zien, zou deze ongeveer drie keer zo breed zijn als de ‘steelpan’ van het sterrenbeeld Grote Beer. De komende miljarden jaren zal de halo van het Andromedastelsel overigens in omvang toenemen. Niet omdat hij daadwerkelijk groter wordt, maar omdat het stelsel geleidelijk dichterbij komt. Over ongeveer vier miljard jaar zullen M31 en de Melkweg met elkaar in botsing komen en ‘samensmelten’ tot een reusachtig elliptisch sterrenstelsel. (EE)
→ Hubble Maps a Giant Halo Around the Andromeda Galaxy

21 augustus 2020
Met behulp van het Apertif-observatiesysteem van de Westerbork Synthese Radio Telescoop is een nieuwe zogeheten intra-hour variable (IHV) ontdekt – de tiende in een jaar tijd. IHVs zijn zeer compacte radiobronnen die fonkelen op een tijdschaal van enkele minuten. Ze behoren tot de meest zeldzame hemelobjecten (Astronomy & Astrophysics, 19 augustus). Onderzoekers vermoeden dat IHVs quasars zijn, oftewel actieve superzware zwarte gaten in de kernen van verre sterrenstelsel. De laatste dertig tot veertig jaar waren er pas enkele van ontdekt. Apertif heeft daar in een jaar tijd maar liefst tien aan toegevoegd. Deze quasars bevinden zich op circa 10 miljard lichtjaar van de aarde. Opvallend is dat drie ervan vrij dicht bij elkaar staan. Bij de zoektocht naar IHVs is nog een andere interessante ontdekking gedaan. Het fonkelen van de quasars wordt veroorzaakt doordat de radiogolven van deze objecten door turbulente plasmawolken heen reizen, waardoor ze vervormd worden. Deze plasmawolken bevinden zich ergens tussen de IHV en Apertif in, en hebben verder niets met de quasar te maken. De onderzoekers hebben vastgesteld dat deze plasmawolken niet uniform verspreid zijn in het heelal, maar geclusterd zijn. Ook blijkt er zich een plasmawolk vlakbij te bevinden, wellicht zelfs min of meer in de Oortwolk van ons eigen zonnestelsel. Als dat inderdaad het geval is, dan is dit een wetenschappelijke ontdekking van grote betekenis. Mogelijk is een nieuwe component van ons zonnestelsel opgespoord, die wellicht gerelateerd is aan de oorsprong ervan. (EE)
→ Apertif images yield first scientific results

12 augustus 2020
Astronomen die gebruikmaken van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben een extreem ver en dus zeer jong sterrenstelsel ontdekt dat verrassend veel op onze Melkweg lijkt. Het stelsel is zo ver weg dat zijn licht er meer dan 12 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken: we zien het zoals het was toen het heelal nog maar 1,4 miljard jaar oud was. Het is ook verrassend ordelijk, wat in strijd is met de theorie dat alle sterrenstelsels in het vroege heelal turbulent en instabiel waren (Nature, 12 augustus). Hoewel het onderzochte sterrenstelsel, SPT0418-47, geen spiraalarmen lijkt te hebben, heeft het minstens twee kenmerken die karakteristiek zijn voor onze Melkweg: een roterende schijf en een centrale verdikking of ‘bulge’ – een grote groep sterren die zich rond het centrum van het stelsel hebben verzameld. Het is voor het eerst dat zo’n bulge zo vroeg in de geschiedenis van het heelal is waargenomen. Het maakt SPT0418-47 tot de verste dubbelganger van de Melkweg. Omdat sterrenstelsels zoals SPT0418-47 zo ver weg zijn, zijn gedetailleerde waarnemingen met zelfs de krachtigste telescopen bijna onmogelijk: de stelsels vertonen zich normaal gesproken als kleine, zwakke vlekjes. Het onderzoeksteam kon dit obstakel overwinnen door gebruik te maken van een nabij sterrenstelsel dat als een krachtig vergrootglas fungeert – een verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd. Bij dit effect wordt het licht van het verre stelsel vervormd en afgebogen door de zwaartekrachtsaantrekking van het lensstelsel. Daardoor ziet het verre stelsel er veel groter uit en lijkt het misvormd. In dit geval vertoont het verre stelsel zich als een bijna volmaakte ring van licht rond het lensstelsel. Dat komt doordat de twee stelsels bijna precies op één lijn staan. Met behulp van een nieuw computermodel heeft het onderzoeksteam aan de hand van de ALMA-data de werkelijke vorm van het verre stelsel en de beweging van het daarin aanwezige gas kunnen reconstrueren. De astronomen benadrukken dat hoewel SPT0418-47 een schijf heeft, en andere eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van de spiraalstelsels die we nu zien, het stelsel zich uiteindelijk tot een andersoortig stelsel zal ontwikkelen. Naar verwachting zal het tot de klasse van de elliptische stelsels gaan behoren – een ander type sterrenstelsel dat, naast de spiraalstelsels, het huidige heelal bevolkt. (EE)
→ Volledig persbericht

5 augustus 2020
Nieuw onderzoek wijs erop dat calcium-rijke supernova’s beginnen als compacte sterren die aan het einde van hun bestaan massa verliezen. Sterexplosies van dit type zijn heel zeldzaam, maar niettemin zijn ze verantwoordelijk voor de helft van alle calcium die in het heelal wordt aangetroffen (The Astrophysical Journal, 5 augustus). Recent is het astronomen voor het eerst gelukt om zo’n calcium-rijke supernova op röntgengolflengten waar te nemen. Daarbij hebben ze een reconstructie kunnen maken van de laatste ‘levensdagen’ van de ontplofte ster, die te boek staat als SN 2019ehk. Het onderzoek laat zien dat een calcium-rijke supernova een compacte ster is die tegen het einde van zijn bestaan zijn buitenste gaslagen afstoot. Wanneer de ster explodeert, komt de rest van zijn materiaal in botsing met dat van de eerder uitgestoten gasschil. Daarbij lopen temperatuur en druk dermate hoog op dat röntgenstraling vrijkomt en fusiereacties optreden waarbij binnen enkele seconden grote hoeveelheden calcium worden geproduceerd. Supernova 2019ehk werd op 28 april 2019 voor het eerst opgemerkt door de Amerikaanse amateur-astronoom Joel Shepherd. Hij ontdekte de sterexplosie als een heldere oranje stip in het sterrenstelsel M100, dat 55 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is. Kort na de ontdekking kwam een internationale waarneemcampagne op gang, waar tal van professionele telescopen op aarde en in de ruimte bij betrokken waren, waaronder de röntgensatelliet Swift. Toch bestaat over de ware aard van de ontplofte ster nog veel onduidelijkheid. Het kan zowel een witte dwerg zijn geweest als een normale ster van ongeveer tien zonsmassa’s. (EE)
→ Calcium-Rich Supernova Examined with X-rays

1 augustus 2020
Bij het doorspitten van gegevens die met de Subaru-telescoop op Hawaï zijn verzameld, heeft een team van voornamelijk Japanse astronomen een klein ‘primitief’ sterrenstelsel opgespoord. Het stelsel vertoont een zeer laag zuurstofgehalte, wat erop wijst dat de meeste van de daarin aanwezige sterren heel recent moeten zijn ontstaan (The Astrophysical Journal, 3 augustus). De meeste sterrenstelsels in het huidige heelal zijn ‘volwassen’. Dat betekent dat opeenvolgende generaties van sterren steeds meer elementen zwaarder dan helium aan het interstellaire medium hebben toegevoegd. Toch wordt op theoretische gronden verwacht dat er ook nu nog sterrenstelsels zijn die zich in een pril ontwikkelingsstadium bevinden en arm zijn aan zware elementen. Zulke stelsels zouden echter zo weinig licht produceren, dat niet gemakkelijk waarneembaar zijn. Om deze zwakke ‘oerstelsels’ te kunnen opsporen, hebben de astronomen groothoekopnamen gemaakt met de Subaru-telescoop, waarop alles bij elkaar 40 miljoen afzonderlijke objecten te zien zijn. Omdat er geen beginnen aan is om al die objecten stuk voor stuk te onderzoeken, hebben de astronomen vervolgens een computer ‘aangeleerd’ om primitieve sterrenstelsels aan hun (theoretisch verwachte) kleuren te herkennen – een techniek die ‘machine learning’ wordt genoemd. Vervolgens hebben ze de computer de opdracht gegeven om de Subaru-opnamen af te speuren naar precies zulke stelsels. De computer kwam met 27 kandidaten, waarvan de astronomen er inmiddels vier nader hebben onderzocht. Uit dit onderzoek blijk dat een van de stelsels, HSC J1631+4426, een zuurstofgehalte vertoont dat zestig keer zo laag is als dat van onze zon. Zo’n ‘zuurstofarm’ sterrenstelsel is nog nooit eerder waargenomen. HSC J1631+4426 bevindt zich op een afstand van 430 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Hercules en bevat slechts 800.000 zonsmassa’s aan sterren. Dat betekent dat zijn stellaire massa honderdduizend keer zo klein is als die van onze Melkweg, en vergelijkbaar is met die van een bolvormige sterrenhoop. Ook dat is een aanwijzing dat het om een onderontwikkeld sterrenstelsel gaat. (EE)
→ Machine Learning Finds a Surprising Early Galaxy

30 juli 2020
Twee teams van astronomen hebben een sterke aanwijzing gevonden dat na de supernova-explosie die in 1987 is waargenomen in een klein naburig sterrenstelsel een neutronenster is achtergebleven. Als zich in het hart van ‘SN 1987A’ inderdaad een neutronenster bevindt, is deze de jongste die ooit is waargenomen. SN 1987A was de explosieve afsluiting van het (relatief korte) bestaan van een blauwe superreus – een ster die vele malen meer massa had dan onze zon. Bekend was al dat nadat zo’n ster op explosieve wijze zijn buitenste lagen heeft afgestoten, er een compact restant achterblijft. Afhankelijk van de beschikbare massa zou dat dan een neutronenster of een zwart gat kunnen zijn. Al vanaf de verschijning en daaropvolgende uitdoving van SN 1987A zijn astronomen op zoek naar sporen van het compacte restant van de ontplofte ster. Omdat op de dag dat de explosie op aarde werd waargenomen ook neutrino’s – zeer lichte ongeladen deeltjes - werden gedetecteerd, bestond al het vermoeden dat het om een neutronenster moest gaan. Een supernova die een zwart gat achterlaat zendt geen neutrino’s uit, zo was het idee. Maar omdat mettertijd geen spoor van een neutronenster te vinden was, ontstond twijfel. Hield zich in de dichte, stofrijke explosiewolk van SN 1987A dan toch een zwart gat schuil? Nieuwe waarnemingen met de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili lijken nu uitsluitsel te hebben gegeven. In het hart van SN 1987A is een hete ‘blob’ ontdekt die helderder is dan zijn omgeving. En deze blob bevindt zich precies op de plek waar de vermoedelijke neutronenster zich zou moeten bevinden. In eerste instantie hadden de astronomen nog twijfels bij hun ontdekking: was die blob niet veel te helder om door een neutronenster te zijn veroorzaakt? Maar een recente theoretische publicatie bood een verklaring: de blob is zo helder, omdat de neutronenster nog extreem ‘vers’ is. Hij zou een temperatuur van rond de 5 miljoen graden hebben – heet genoeg om de helderheid van de blob te verklaren. Om er absoluut zeker van te zijn dat SN 1987A een neutronenster heeft achtergelaten, zou deze rechtstreeks moeten worden waargenomen. Maar dat kan nog wel even duren: pas over enkele tientallen jaren zal het stof en gas van de supernovarest transparant genoeg zijn geworden om te kunnen zien wat erin schuilgaat. (EE)
→ ALMA Finds Possible Sign of Neutron Star in Supernova 1987A

29 juli 2020
Een internationaal onderzoeksteam heeft in het zuidelijke sterrenbeeld Phoenix een stroom van sterren ontdekt die een overblijfsel is van een bolvormige sterrenhoop die 2 miljard jaar geleden aan flarden is getrokken door de zwaartekracht van ons Melkwegstelsel (Nature, 30 juli). Een bolvormige sterrenhoop, ook wel kortweg ‘bolhoop’ genoemd, is een bol bestaande uit een miljoen sterren die door de zwaartekracht bijeengehouden worden. In het buitengebied van onze Melkweg zijn meer dan honderd van die sterrenhopen te vinden die allemaal in banen om het Melkwegcentrum bewegen. De bolhoop die de pas ontdekte sterrenstroom heeft voortgebracht lijkt echter een heel andere levensloop te hebben gehad dan de bolhopen van nu. Uit onderzoek van de sterren die hij heeft achtergelaten blijkt dat hij een heel andere chemische samenstelling had. De samenstelling van een ster is een afspiegeling van de wolk van gas waaruit hij is voortgekomen. Hoe meer voorgaande generaties van sterren dit gas hebben verrijkt met de zware elementen die zij in de loop van hun bestaan hebben geproduceerd, des te metaalrijker zijn de sterren die later ontstaan. Een zeer oude ster bevat vrijwel geen elementen zwaarder dan helium. De nu ontdekte sterrenstroom bevat zo weinig metalen, dat de oorspronkelijke bolhoop vroeg in de geschiedenis van het heelal moet zijn gevormd. Dat is opmerkelijk, omdat werd aangenomen dat zware elementen juist een cruciale rol hebben gespeeld bij de vorming van bolvormige sterrenhopen. Het lijkt er dus op dat dit beeld moet worden bijgesteld. De Phoenix-bolhoop lijkt een vertegenwoordiger te zijn geweest van een uitgestorven generatie van metaalarme bolhopen. (EE)
→ “Stellar Archeology” Reveals Remnant of Ancient Globular Cluster that’s “The Last of Its Kind”

30 juli 2020
Twee teams van astronomen hebben een sterke aanwijzing gevonden dat na de supernova-explosie die in 1987 is waargenomen in een klein naburig sterrenstelsel een neutronenster is achtergebleven. Als zich in het hart van ‘SN 1987A’ inderdaad een neutronenster bevindt, is deze de jongste die ooit is waargenomen. SN 1987A was de explosieve afsluiting van het (relatief korte) bestaan van een blauwe superreus – een ster die vele malen meer massa had dan onze zon. Bekend was al dat nadat zo’n ster op explosieve wijze zijn buitenste lagen heeft afgestoten, er een compact restant achterblijft. Afhankelijk van de beschikbare massa zou dat dan een neutronenster of een zwart gat kunnen zijn. Al vanaf de verschijning en daaropvolgende uitdoving van SN 1987A zijn astronomen op zoek naar sporen van het compacte restant van de ontplofte ster. Omdat op de dag dat de explosie op aarde werd waargenomen ook neutrino’s – zeer lichte ongeladen deeltjes - werden gedetecteerd, bestond al het vermoeden dat het om een neutronenster moest gaan. Een supernova die een zwart gat achterlaat zendt geen neutrino’s uit, zo was het idee. Maar omdat mettertijd geen spoor van een neutronenster te vinden was, ontstond twijfel. Hield zich in de dichte, stofrijke explosiewolk van SN 1987A dan toch een zwart gat schuil? Nieuwe waarnemingen met de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili lijken nu uitsluitsel te hebben gegeven. In het hart van SN 1987A is een hete ‘blob’ ontdekt die helderder is dan zijn omgeving. En deze blob bevindt zich precies op de plek waar de vermoedelijke neutronenster zich zou moeten bevinden. In eerste instantie hadden de astronomen nog twijfels bij hun ontdekking: was die blob niet veel te helder om door een neutronenster te zijn veroorzaakt? Maar een recente theoretische publicatie bood een verklaring: de blob is zo helder, omdat de neutronenster nog extreem ‘vers’ is. Hij zou een temperatuur van rond de 5 miljoen graden hebben – heet genoeg om de helderheid van de blob te verklaren. Om er absoluut zeker van te zijn dat SN 1987A een neutronenster heeft achtergelaten, zou deze rechtstreeks moeten worden waargenomen. Maar dat kan nog wel even duren: pas over enkele tientallen jaren zal het stof en gas van de supernovarest transparant genoeg zijn geworden om te kunnen zien wat erin schuilgaat. (EE)
→ ALMA Finds Possible Sign of Neutron Star in Supernova 1987A

23 juli 2020
Bij de (supernova)explosie van een witte dwergster is een zeldzame flits van ultraviolette straling waargenomen. Het is pas voor de tweede keer dat zo’n flits is opgemerkt. Astronomen hopen dat het verschijnsel meer inzicht kan geven in de explosies van witte dwergen en in de vorming van het zware element ijzer (The Astrophysical Journal, 23 juli). Naarmate de tijd verstrijkt beweegt het geëxplodeerde materiaal weg van het centrum van de explosie. Daarbij dunt het uit en kunnen astronomen dieper in de explosiewolk kijken – na een jaar zelfs tot in het centrum van de explosie. Zo zal stukje bij beetje duidelijk worden hoe deze witte dwerg aan zijn einde is gekomen. De bijzondere supernova-explosie, met de aanduiding SN2019yvq, speelde zich in december 2019 af in een sterrenstelsel op 140 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Al binnen enkele uren slaagden astronomen erin het verschijnsel niet alleen in zichtbaar licht, maar ook op uv- en röntgengolflengten te bestuderen. De daarbij geregistreerde uv-flits, die enkele dagen aanhield, wijst erop dat iets binnen of nabij de witte dwerg extreem heet is geworden. Omdat witte dwergen de afkoelende restanten zijn van opgebrande sterren, is dat nogal opmerkelijk. De astronomen die het verschijnsel hebben onderzocht denken dat er minstens vier scenario’s zijn die tot zo’n hete flits kunnen leiden – van het opslokken van een begeleidende ster tot de aanwezigheid van extreem radioactief materiaal in de kern van de witte dwerg. Ook een dubbele explosie behoort tot de mogelijkheden. Over een jaar zou daar meer duidelijkheid over moeten zijn. Omdat het meeste ijzer in het heelal is geproduceerd door ontploffende witte dwergen (supernova’s van type Ia), kan het onderzoek ook meer kennis opleveren over de manier waarop dit element over het heelal is verspreid. Omdat dit soort sterexplosies een belangrijke rol bij het meten van (grote) afstanden in het heelal, kan het verdere onderzoek van SN2019yvq ook daar gevolgen voor hebben. Tot nu toe werd aangenomen dat supernova’s van dit type altijd op min of meer dezelfde manier verlopen, maar de vraag is of dat inderdaad zo is. Mogelijk gaat het om verschillende soorten explosies, en moeten de kosmische afstandsmetingen daarvoor worden gecorrigeerd. (EE)
→ Spectacular ultraviolet flash may finally explain how white dwarfs explode

14 juli 2020
Astronomen hebben de ‘nagloed’ waargenomen van een gammaflits die zich op een afstand van maar liefst 10 miljard lichtjaar heeft voltrokken. De korte flits van gammastraling, waarschijnlijk veroorzaakt door het samensmelten van twee neutronensterren, speelde zich af toen het heelal pas 3,8 miljard jaar bestond (Astrophysical Journal Letters, 14 juli). Bij het samensmelten van twee neutronensterren – de uiterst compacte restanten van zware sterren die een supernova-explosie hebben ondergaan – komt een stoot gammastraling vrij die slechts een paar tellen duurt. Gammastraling is de meest energierijke vorm van elektromagnetische straling. Deze specifieke gammaflits werd eind 2018 geregistreerd door de NASA-satelliet Swift en kreeg de aanduiding SGRB 181123B. Gemiddeld worden elk jaar maar een stuk of acht van korte gammaflitsen waargenomen waarvan de herkomst goed genoeg kan worden bepaald om met telescopen op aarde de enkele uren durende nagloed van het verschijnsel te kunnen waarnemen. Uit deze vervolgwaarnemingen blijkt dat gammaflits SGRB 181123B de op een na verste was die ooit is waargenomen, en de verste waarvan een gloed van zichtbaar licht is geregistreerd. De waarnemingen bieden astronomen een kijkje in het heelal toen dit nog maar ongeveer een derde van zijn huidige leeftijd had bereikt. Tijdens deze periode werden in rap tempo nieuwe sterren en sterrenstelsels gevormd. De zware sterren die daarbij ontstonden, kwamen na een kort bestaan tot ontploffing en stortten ineen tot neutronensterren en zwarte gaten. De detectie van gammaflits SGRB 181123B laat zien dat de neutronenster-paren die zich destijds hebben gevormd redelijk snel met elkaar konden ‘fuseren’. (EE)
→ Gamma-Ray Burst Leaves Most Distant Optical Afterglow

11 juli 2020
Astronomen hebben een nieuwe kolossale structuur in het heelal ontdekt: de Zuidpool Muur. Het bestaan ervan is aan het licht gekomen door de ruimtelijke verdeling van grote aantallen sterrenstelsels in kaart te brengen. De Zuidpool Muur bestaat uit honderdduizenden stelsels en strekt zich uit over een lengte van minstens 700 miljoen lichtjaar (The Astrophysical Journal, 9 juli). Dat deze supercluster op 500 miljoen lichtjaar van de aarde nu pas is ontdekt, komt doordat een groot deel ervan schuilgaat achter onze eigen Melkweg. Zijn naam heeft hij te danken aan het feit dat het de concentratie van sterrenstelsels het grootst is in de buurt van de zuidelijke hemelpool. De sterrenstelsels in ons heelal zijn niet willekeurig over de ruimte verdeeld, maar vormen lange strengen rond enorme lege gebieden – het zogeheten kosmische web. De afgelopen jaren zijn grote stukken van dat kosmische web in kaart gebracht, en daarbij zijn al diverse omvangrijke superclusters opgespoord. Zo werd in 2014 ontdekt dat ons Melkwegstelsel deel uitmaakt van de 500 miljoen lichtjaar grote Laniakea-supercluster. De omvangrijkere Zuidpool Muur bevindt zich daar direct achter. De grootste structuur die tot nu toe in het heelal is ontdekt is de Grote Muur in Hercules-Corona Borealis, die zich uitstrekt over 10 miljard lichtjaar. Hoe groot de Zuidpool Muur precies is, moet overigens nog blijken: het is denkbaar dat hij nog niet compleet in kaart is gebracht. (EE)
→ Astronomers map massive structure beyond Laniakea Supercluster

10 juli 2020
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Ray Norris van Western Sydney University (Australië) heeft op radiogolflengten vier ringvormige structuren ontdekt waarvan nog onduidelijk is wat het zijn. Bij gebrek aan beter worden ze ‘Odd Radio Circles’ of kortweg ORCs genoemd. De astronomen doen verslag van hun ontdekking in een publicatie die op preprint-site arXiv is gezet. Ringvormige structuren zijn een bekend verschijnsel in de (radio)astronomie. Doorgaans gaat het daarbij om bolvormige objecten zoals supernovaresten, planetaire nevels, protoplanetaire schijven of zelfs complete sterrenstelsels. Maar ook instrumentele effecten kunnen cirkelvormige structuren op radiobeelden veroorzaken. In hun publicatie gaan Norris en zijn collega’s al die mogelijkheden na, om tot de conclusie te komen dat geen van deze voor de hand liggende verklaringen voldoet. Het gaat vooralsnog om een nog onbekende klasse van hemelobjecten. De eerste drie ORCs werden voor het eerst opgemerkt in gegevens die eind 2019 zijn verzameld tijdens een radiosurvey met de Australian Square Kilometre Array Pathfinder, een van de meest gevoelige radio-arrays ter wereld. Later werd nog een vierde ontdekt in data die al in 2013 werden verkregen met de Giant MetreWave Radio Telescope in India. Ook bij vervolgwaarnemingen met een andere Australische radiotelescoop konden de objecten worden opgespoord. Alle vier de objecten hebben een schijnbare middellijn van ongeveer één boogminuut (een dertigste deel van de diameter van de maan) en bevinden zich op enige afstand van het vlak van de Melkweg. Maar omdat hun afstanden niet bekend zijn, zegt dat niets over hun werkelijke omvang. Opvallend is dat de ORCs alleen op radiogolflengten te zien zijn – in zichtbaar licht, infrarood en röntgen zijn ze onzichtbaar. De onderzoekers denken dat de oorzaak van de ORCs buiten ons Melkwegstelsel ligt. Het zouden bijvoorbeeld schokgolven van een explosief verschijnsel kunnen zijn, maar wélk verschijnsel is nog onduidelijk. Voorlopig is de astronomie dus weer een raadsel rijker. (EE)
→ Astronomers Detect Unexpected Class of Mysterious Circular Objects in Space

30 juni 2020
Met behulp van de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht hebben astronomen de verdwijning opgemerkt van een instabiele massarijke ster in een klein sterrenstelsel. Is de ster simpelweg minder helder geworden of ingestort tot een zwart gat? (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 30 juni) Tussen 2001 en 2011 is de geheimzinnige zware ster, die deel uitmaakt van het Kinman-dwergstelsel, door verscheidene teams van astronomen onderzocht, en hun waarnemingen wezen erop dat deze zich in zijn eindstadium bevond. Een team van astronomen uit Ierland, Chili en de VS, onder leiding van Andrew Allan van het Trinity College Dublin, wilde meer te weten komen over hoe zeer massarijke sterren hun bestaan afsluiten, en het object in de Kinman-dwerg leek het perfecte onderzoeksobject. Maar toen zij ESO’s VLT in 2019 op het verre sterrenstelsel richtten, konden zij de karakteristieke signaturen van de ster tot hun verrassing niet meer terugvinden. Met een afstand van circa 75 miljoen lichtjaar is het Kinman-dwergstelsel in het sterrenbeeld Waterman zo ver weg, dat astronomen het niet in afzonderlijke sterren kan oplossen. Wel kunnen ze de signaturen van sommige van deze sterren registreren. Tussen 2001 en 2011 vertoonde het licht van het sterrenstelsel consistent aanwijzingen dat zich hierin een ‘lichtsterke blauwe variabele’ bevond die ongeveer 2,5 miljoen keer zo helder was als de zon. Sterren van dit type zijn instabiel en vertonen soms dramatische veranderingen, zowel in hun spectra als in helderheid. Maar zelfs dán laten lichtsterke blauwe variabelen specifieke sporen achter waaraan wetenschappers ze kunnen herkennen. In de gegevens die het onderzoeksteam in 2019 heeft verzameld ontbraken deze sporen echter, wat de vraag oproept wat er met de ster is gebeurd. Op zoek naar een antwoord hebben Allan en zijn team gegevens van de ster opgezocht die tussen 2002 en 2009 zijn verzameld. Deze laten zien dat de ster in de Kinman-dwerg mogelijk een krachtige uitbarsting heeft ondergaan, die waarschijnlijk ergens na 2011 is geëindigd. Lichtsterke blauwe variabelen zoals deze vertonen in de loop van hun bestaan vaak reusachtige uitbarstingen, waardoor ze in korte tijd veel massa kwijtraken en hun helderheid sterk toeneemt. Op basis van hun waarnemingen en modelberekeningen komen de astronomen tot twee suggesties die de verdwijning van de ster en het ontbreken van een supernova kunnen verklaren. Mogelijk is de lichtsterke blauwe variabele door de uitbarsting veranderd in een minder heldere ster, die ook nog eens deels door stof wordt verduisterd. Een andere mogelijkheid is dat de ster is ineengestort tot een zwart gat, zonder dat daar een supernova-explosie aan voorafging. Dat zou een zeldzame gebeurtenis zijn: volgens de huidige inzichten sluiten zware sterren hun bestaan af met een supernova. Er is meer onderzoek nodig om vast te kunnen stellen welk lot de ster heeft ondergaan. ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), die volgens plan in 2025 in bedrijf komt, kan sterrenstelsels zoals de Kinman-dwerg in afzonderlijke sterren scheiden, wat de oplossing van dit kosmische mysterie dichterbij kan brengen. (EE)
→ Volledig persbericht

29 juni 2020
Een internationaal team van astrofysici, onder leiding van Andrea Botteon van de Sterrewacht Leiden heeft een van de meest complexe objecten aan de ‘radiohemel’ onderzocht: de cluster Abell 2255. Dankzij zeer detailrijke opnamen die gemaakt zijn met de deels in Nederland gestationeerde LOFAR-radiotelescoop, hebben de wetenschappers details kunnen waarnemen die nog nooit eerder in deze samenscholing van sterrenstelsels waren gezien. Zo blijkt de halo van Abell 2255 niet egaal te zien, maar talrijke draderige structuren te vertonen. Dit onderzoeksresultaat is vandaag gepresenteerd tijdens de virtuele jaarlijkse bijeenkomst van de European Astronomical Society (EAS) en zal in The Astrophysical Journal worden gepubliceerd. Clusters bestaan niet alleen uit honderden sterrenstelsels, verspreid over afstanden van miljoenen lichtjaren, die door de zwaartekracht bijeengehouden worden, maar bevatten ook deeltjes die met bijna de lichtsnelheid bewegen en bij hun interacties met het magnetische veld van de cluster radiostraling uitzenden. Hierdoor vertoont de cluster een halo van radiostraling. Astronomen vermoeden dat deze ’radiohalo’s’ ontstaan door de turbulente bewegingen die in het gas tussen de stelsels van de cluster op gang komen wanneer twee clusters met elkaar in botsing komen. De met LOFAR-ontdekte draderige structuren, ook wel filamenten genoemd, zouden heel goed het gevolg van turbulenties kunnen zijn. Maar het is ook denkbaar dat ze een gevolg zijn van de interactie tussen de talrijke sterrenstelsels in de cluster en het hete gas van de halo. (EE)
→ The beautiful mess in Abell 2255

25 juni 2020
Astronomen hebben de op één na verste quasar ontdekt die ooit is waargenomen. Het object, dat de catchy Hawaïaanse naam Pōniuāʻena heeft meegekregen, vertoont een kosmologische roodverschuiving van 7.515, wat betekent dat het licht dat we van hem ontvangen ruim 13 miljard jaar onderweg is geweest. De quasar biedt daardoor een kijkje in het heelal van 700 miljoen jaar naar de oerknal. Quasars zijn de meest energetische objecten in het heelal. Ze ontlenen die energie aan een superzwaar zwart gat dat gevoed wordt met materie. Uit spectroscopische waarnemingen met telescopen van de Keck-sterrenwacht en de Gemini-sterrenwacht blijkt dat het zwarte gat in het centrum van Pōniuāʻena ongeveer 1,5 miljard keer zoveel massa heeft als onze zon. Daarmee heeft dit object toch een record te pakken: het is namelijk het verste object in het heelal met een massa van meer dan een miljard zonsmassa’s. Het zwarte gat van de huidige houder van het afstandsrecord, J1342+0928, komt niet verder dan ongeveer 750 miljoen zonsmassa’s. Astronomen worstelen al een tijdje met de vraag hoe zich zo vroeg in de kosmische geschiedenis al zulke kolossaal zware zwarte gaten hebben kunnen vormen. Om binnen 700 miljoen jaar een massa van 1,5 miljard zonsmassa’s te bereiken, zou het zwarte gat in Pōniuāʻena ongeveer 100 miljoen jaar na de oerknal moeten zijn begonnen als een object van 10.000 zonsmassa’s. Zwarte gaten die door het ineenstorten van een ster ontstaan, komen daar lang niet aan. En bovendien zouden volgens de huidige inzichten pas 300 tot 400 miljoen jaar na de oerknal de eerste sterren en sterrenstelsels zijn ontstaan. (EE)
→ Monster Black Hole Found in the Early Universe

23 juni 2020
Bij nieuw onderzoek van gegevens die zijn verzameld met de zwaartekrachtgolfdetectoren LIGO en Virgo hebben wetenschappers een object van 2,6 zonsmassa ontdekt. Het object werd op 14 augustus 2019 opgespoord toen het in botsing kwam met een zwart gat van 23 zonsmassa's. Het is voor het eerst dat een object van deze massa op deze manier is gedectecteerd (The Astrophysical Journal Letters, 23 juni). Wanneer de meest massarijke sterren sterven, storten ze onder invloed van hun eigen zwaartekracht ineen en blijven zwarte gaten over. Wanneer iets minder zware sterren sterven, exploderen ze als supernova's en laten ze compacte objecten achter die neutronensterren worden genoemd. Al tientallen jaren vragen astronomen zich af of daar niet nog iets tussenin kan zitten. De zwaarst bekende neutronenster heeft namelijk niet meer dan 2,5 keer zoveel massa als onze zon, terwijl het lichtst bekende zwarte gat bij ongeveer 5 zonsmassa's zit. Onduidelijk is of het object dat bij zwaartekrachtgolf GW190814 betrokken was een te zware neutronenster is geweest of een heel licht zwart gat. Maar hoe dan ook lijkt er een massarecord te zijn gebroken. Ook de massaverhouding tussen beide objecten – een factor 9 – was ongekend groot. Bij de botsing is een zwart gat van ongeveer 25 zonsmassa's ontstaan. Dat is iets minder dan de massa's van de beide objecten samen. De rest van de massa is omgezet in een stoot energie die in de vorm van zwaartekrachtgolven vrijkwam. Deze gebeurtenis heeft zich op ongeveer 800 miljoen lichtjaar van de aarde afgespeeld. Anders dan bij een eerdere, enigszins vergelijkbare detectie is er ditmaal geen licht van de botsing waargenomen. Dat zou kunnen komen doordat het verschijnsel zich op zo'n grote afstand van de aarde heeft afgespeeld. Ook is het denkbaar dat de neutronenster in zijn geheel door het zwarte gat is opgeslokt, zodat zijn materie de kans niet kreeg om nog een laatste lichtflits te produceren. Wanneer het kleinere object eveneens een zwart gat was, zou er overigens überhaupt geen licht zijn vrijgekomen. (EE)
→ LIGO-Virgo Finds Mystery Object in 'Mass Gap'

17 juni 2020
Een internationaal samenwerkingsverband van meer dan tweehonderd wetenschappers uit dertien landen heeft aangetoond dat de zeer energierijke gammastraling van quasars – de extreem heldere kernen van sterrenstelsels – niet alleen geconcentreerd is in de omgeving van hun centrale zwarte gat, maar zich uitstrekt langs de duizenden lichtjaren lange plasma-jets, die onder invloed van dat superzware zwarte gat worden gegenereerd (Nature, 18 juni). Sinds een aantal jaren nemen astronomen het heelal waar op de golflengte van gammastraling, die uit zeer energierijke fotonen bestaat. Gammastraling is afkomstig van plekken waar deeltjes tot extreem hoge energieën worden versneld. Het gaat daarbij onder meer om quasars. De intensiteit van de waargenomen straling kan op zeer korte tijdschalen van maximaal een minuut variëren. Daarom gingen wetenschappers ervan uit dat de bron van deze straling heel klein moest zijn en zich in de nabijheid van het superzware zwarte gat in het centrum van de quasar moest bevinden. Dat zwarte gat, dat miljarden keren zoveel massa kan hebben als onze zon, zou materie uit zijn omgeving aantrekken en een klein deel daarvan in de vorm van lange jets van plasma (extreem heet gas) met bijna de snelheid van het licht terug de ruimte in blazen. Met behulp van het H.E.S.S.-observatorium in Namibië, die indirect kosmische gammastraling registreert, heeft het internationale onderzoeksteam meer dan tweehonderd uur gedetailleerde waarnemingen gedaan van een relatief nabij actief sterrenstelsel dat tevens een sterke bron van radiostraling is: Centaurus A. Daarbij is dus gebleken dat niet alleen de kern van dit sterrenstelsel een bron van gammastraling is. Op basis van de nieuwe gegevens, komen de wetenschappers tot de conclusie dat deeltjes over de hele lengte van de jets versneld kunnen worden. Deze ontdekking doet vermoeden dat veel sterrenstelsels met uitgestrekte jets elektronen tot extreme energieën kunnen versnellen en een bron van gammastraling kunnen zijn. Tezamen zouden deze stelsels wellicht ook een aanzienlijke bijdrage leveren aan de diffuse gloed van gammastraling die overal in het heelal waarneembaar is. En dat zou betekenen dat de stelsels een aanzienlijke bijdrage leveren aan de herverdeling van energie in het intergalactische medium. (EE)
→ Quasar jets are particle accelerators thousands of light-years long

17 juni 2020
Een internationaal team van sterrenkundigen met daarbij een aantal Nederlandse onderzoekers heeft bij nader onderzoek aan een zogeheten repeterende snelle radioflitser ontdekt dat deze flitser ongeveer elke zestien dagen een salvo afgeeft. De flitser flitst echter niet helemaal met de regelmaat van de klok: niet elke uitbarsting duurt even lang en niet elke uitbarsting is even heftig. De onderzoekers publiceren hun onderzoek in Nature van 17 juni 2020. De onderzoekers bestudeerden de snelle radioflitser FRB 180916.J0158+65. Begin 2020 kwam deze repeterende snelle radioflitser ook al in het nieuws omdat de onderzoekers toen hadden ontdekt dat hij veel dichterbij staat dan andere radioflitsers. Nu keken de onderzoekers voor langere tijd naar de flitser. Ze bestudeerden de gegevens van de flitser tussen 16 september 2018 en 4 februari 2020. De sterrenkundigen zagen gemiddeld elke 16,35 dagen een uitbarsting van flitsen. De helft van de 38 uitbarstingen was in 13 uur voorbij, maar de rest van de uitbarstingen gingen soms 5 dagen door. Hoe het flitsgedrag ontstaat en waarom het soms langer duurt en heftiger is, is nog onduidelijk. Kenzie Nimmo, promovenda aan de Universiteit van Amsterdam, werkte mee aan het onderzoek en vermoedt dat de radioflitser deel uitmaakt van een dubbelstersysteem: ‘De wisselwerking met een andere ster zou dan de herhaling én de grilligheid aan uitbarstingen kunnen verklaren.’ Jason Hessels, onderzoeker aan de Universiteit van Amsterdam en bij ASTRON, gaat nu andere repeterende radioflitsen nader bestuderen: ‘We willen kijken of die ook soms heftiger en soms minder heftig flitsen. Daarmee hopen we meer vat te krijgen op het fenomeen.’ Onderzoekers bij JIVE (Joint Institute for VLBI ERIC) waren ook betrokken bij het onderzoek, en speelden een leidende rol bij het nauwkeurig lokalisatie van de radioflitser. 
→ Oorspronkelijk persbericht

8 juni 2020
Astronomen hebben vastgesteld dat radiobron FRB 121102, waarvan tientallen ‘snelle radioflitsen’ zijn waargenomen, een cyclus van ongeveer 157 dagen vertoont. Snelle radioflitsen zijn korte stoten van intense radiostraling, die mogelijk afkomstig zijn van een neutronenster – het compacte restant van een zware ster – met een sterk magnetisch veld (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 8 juni). Met behulp van de Lovell-radiotelescoop in Engeland zijn verspreid over een periode van vier jaar 32 snelle radioflitsen van FRB 121102 gedetecteerd. Door deze data te combineren met eerder gepubliceerde waarnemingen, heeft een onderzoeksteam nu ontdekt dat dit object steeds flitst gedurende een aaneengesloten periode van ongeveer 90 dagen en vervolgens 67 dagen ‘zwijgt’. Het is pas voor de tweede keer dat bij een ‘snelle radioflitser’ zo’n opvallende modulatie is waargenomen. De afwisseling van flitsen en niet flitsen doet vermoeden dat FRB 121102 om een ander massarijk object cirkelt – een zware ster, een andere neutronenster of een zwart gat wellicht. Het lijkt vooralsnog niet aannemelijk dat de modulatie wordt veroorzaakt door de precessie (schommelbeweging) van de rotatieas van het object dat de flitsen produceert. Daarvoor duurt de waargenomen cyclus te lang. De enige andere snelle radioflitser waarbij modulerend gedrag is waargenomen, FRB 180916.J10158+56, vertoont een cyclus van slechts 16 dagen. (EE)
→ Jodrell Bank leads international effort which reveals 157 day cycle in unusual cosmic radio bursts

4 juni 2020
Nieuw onderzoek met de Hubble-ruimtetelescoop wijst erop dat de vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal eerder heeft plaatsgevonden dan gedacht. Een Europees onderzoeksteam heeft teruggekeken tot aan het moment dat het heelal nog maar 500 miljoen jaar oud was, maar geen tekenen gevonden van de eerste generatie van sterren, die populatie III wordt genoemd. Wanneer en hoe de eerste sterren en sterrenstelsels in het het heelal zijn ontstaan is een van de grote vraagstukken van de moderne astronomie. Op zoek naar antwoorden heeft een team onder leiding van Rachana Bhatawdekar van het Europese ruimteagentschap ESA een poging gedaan om die eerste sterren op te sporen. Deze sterren zouden alleen uit waterstof, helium en lithium moeten bestaan – de enige elementen die kort na de oerknal beschikbaar waren. Zwaardere elementen, zoals zuurstof, koolstof en ijzer, zijn later door de sterren van populatie III en hun opvolgers geproduceerd. Bhatawdekar en haar team speurden het vroege heelal af door de Hubble-ruimtetelescoop op de cluster MACSJ0416 te richten. De sterrenstelsels in deze cluster hebben genoeg massa om het licht van verder weg staande objecten af te buigen en te versterken – een verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd. Deze natuurlijke lenzen stellen de ruimtetelescoop in staat om objecten te onderzoeken die normaal gesproken buiten zijn bereik zouden vallen. Bij het onderzoek maakten Bhatawdekar en haar team gebruik van een nieuwe techniek waarbij het eigen licht van de heldere stelsels die als lenzen fungeren wordt weggepoetst. Op die manier konden de astronomen kleinere, massa-armere sterrenstelsels ontdekken die nog nooit eerder met Hubble waren waargenomen. Het licht van deze stelsels heeft er ruim 13 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken. We kijken dus terug naar een tijd dat het heelal nog geen miljard jaar oud was. Het gebrek aan sterren van populatie III op deze afstand en de ontdekking van talrijke ‘lichte’ sterrenstelsels doet vermoeden dat het deze laatste zijn geweest die de ‘reïonisatie’ van het heelal hebben veroorzaakt. Het reïonisatietijdperk is de periode waarin het neutrale ondoorzichtige gas dat het heelal vulde door de eerste sterren en sterrenstelsels werd geïoniseerd. Dat maakte een einde aan het zogeheten ‘Dark Age’ (donkere tijdperk). Verder wijzen de resultaten van het onderzoek erop dat de vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels veel eerder heeft plaatsgevonden dan de Hubble-ruimtetelescoop kan waarnemen. De hoop is wat dat betreft nu gevestigd op de James Webb-ruimtetelescoop, die volgend jaar gelanceerd zou moeten worden. (EE)
→ Hubble Makes Surprising Find in the Early Universe

3 juni 2020
Na 26 jaar gesluimerd te hebben is een zeer heldere bron van röntgenstraling tussen de Magelhaense Wolken – twee satellietstelsels van de Melkweg – weer ontwaakt. Met een helderheid van meer dan een miljoen zonnen is dit voor zover bekend het op een na helderste object in zijn soort (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society). Het object, dat bekendstaat als RX J0209.6-742, werd voor het eerst gedetecteerd tijdens een zes maanden lange uitbarsting in 1993. Het duurde vervolgens tot november vorig jaar voordat het opnieuw opvlamde. Een team van Indiase astronomen heeft RX J0209.6-742 waargenomen met India’s eerste ruimtetelescoop ASTROSAT. Daarbij zijn voor het eerst röntgenpulsaties van het object waargenomen. Daarmee staat vast dat het om een zogeheten ultraheldere röntgenpulsar of ULXP gaat – een rondtollende neutronenster die materie van een begeleidende ster aantrekt. De pulsar bevindt zich in de zogeheten Magelhaense Brug, een stroom van gas en sterren die de beide Magelhaense Wolken met elkaar verbindt. Dat zijn twee kleine sterrenstelsels die ons Melkwegstelsel begeleiden. Vanwege hun compacte karakter en grote helderheid werd lang aangenomen dat ULXP’s gloeiende accretieschijven rond zwarte gaten moesten zijn. Maar recente ontdekkingen van pulsaties in deze objecten wijzen erop dat er in veel gevallen een neutronenster in hun centrum schuilgaat. Een neutronenster is het restant van een ‘opgebrande’ ster dat net zoveel massa bevat als onze zon, maar is samengeperst tot een ongeveer tien kilometer grote bol. De neutronenster in RX J0209.6-742 draait 100 keer per seconde om zijn as en zendt daarbij twee bundels van energierijke röntgenstraling uit. Vanaf de aarde zien we dit object daardoor knipperen – vandaar de aanduiding ‘pulsar’. (EE)
→ Ultra-bright X-ray source awakens near a galaxy not so far away

29 mei 2020
De evolutie van sterrenstelsels wordt deels bepaald door hun actieve kernen: Active Galactic Nuclei (AGNs). Astronomen van SRON en de RUG hebben nu bevestigd dat samensmeltingen van sterrenstelsels een positief effect hebben op het ‘ontbranden’ van AGNs. Dat doen ze op basis van een steekproef van een recordaantal sterrenstelsels. Dankzij een machine-learning algoritme konden ze ongeveer tienmaal zoveel plaatjes verzamelen van fuserende sterrenstelsels als eerdere studies. Een van de grotere vragen uit de sterrenkunde is hoe sterrenstelsels evolueren van gaswolken tot de prachtige spiraalstructuren die we zien in de achtertuin van onze Melkweg. Zogenoemde Active Galactic Nuclei (AGNs) vormen interessante onderzoeksobjecten om een deel van die vraag te beantwoorden, omdat er sprake lijkt van co-evolutie tussen AGNs en sterrenstelsels. AGNs huisvesten superzware zwarte gaten die grote hoeveelheden energie uitzenden terwijl ze gas uit hun omgeving ‘opeten’. Sommige hebben voldoende grote zwaartekrachts- of magnetische velden om jets uit te spuwen vanuit hun polen, tot wel duizenden lichtjaren de ruimte in. Co-evolutie gaat via tweerichtingsverkeer. Aan de ene kant beïnvloedt de evolutiefase van een sterrenstelsel de activiteit van haar AGN. AGNs lijken goed te gedijen tijdens een bepaalde fase in de evolutie van een sterrenstelsel, omdat we de activiteit zien pieken in sterrenstelsels op bepaalde afstand, en dus op een vaste tijd in het verleden. Aan de andere kant beïnvloedt AGN-activiteit de stervorming binnen een sterrenstelsel. Dat kan zowel op een positieve als op een negatieve manier. Een AGN-jet duwt gas weg terwijl hij zich een weg baant door het sterrenstelsel, zodat dat gas botst met ander gas en vervolgens samenklontert tot babysterren. Maar AGNs zenden ook energie uit, waarmee ze het gas opwarmen en dus voorkomen dat het afkoelt en condenseert. Astronomen van SRON Netherlands Institute for Space Research en de Rijksuniversiteit Groningen, onder wie Lingyu Wang en Fangyou Gao, hebben nu een steekproef gebruikt van een recordaantal sterrenstelsels om een van de factoren te bestuderen die naar verluidt een positief effect hebben op het ontbranden van AGNs: samensmeltingen van sterrenstelsels. Ze vonden inderdaad een correlatie, beide kanten op. Ze tellen rond 1,4 maal meer AGNs in fusies dan in losse sterrenstelsels. En anderzijds vonden ze rond 1,3 maal meer fusies bij sterrenstelsels met AGNs vergeleken met sterrenstelsels zonder AGN. 
→ Volledig persbericht

27 mei 2020
Astronomen zijn met behulp van de mysterieuze ‘snelle radioflitsen’ op het spoor gekomen van de ‘ontbrekende’ materie – niet te verwarren met de donkere materie – in het heelal. Zoals eigenlijk al werd verwacht, bevindt de gezochte materie zich in de ruimte tussen de sterrenstelsels (Nature, 28 mei). Gewone materie zoals wij die kennen zou ongeveer vijf procent van het totaal aan materie en energie in het heelal moeten vertegenwoordigen. (De rest komt voor rekening van de moeilijk opspoorbare donkere materie en donkere energie.) Tot nu toe was een deel van die normale materie echter onvindbaar. Als je alles wat we aan gaswolken, sterren en sterrenstelsels waarnemen bij elkaar optelt, kom je namelijk niet aan die vijf procent. De afgelopen dertig jaar is druk gezocht naar de ontbrekende materie. Daarbij zijn allerlei methoden gebruikt, onder meer door te onderzoeken in welke mate de röntgenstraling van quasars (de extreem heldere kernen van verre sterrenstelsels) onderweg naar de aarde wordt geabsorbeerd. Op die manier is inderdaad materie in de intergalactische ruimte opgespoord, maar of de gevonden hoeveelheden toereikend waren bleef onduidelijk. Een onderzoeksteam onder leiding van Jean-Pierre Macquart van het International Centre for Radio Astronomy Research in Australië is er nu in geslaagd om de ontbrekende materie rechtstreeks aan te toen met behulp van de korte stoten radiostraling die bekendstaan als snelle radioflitsen. Deze radioflitsjes komen uit alle richtingen en moeten zich daarbij een weg banen door de uiterst ijle materie in de intergalactische ruimte. De radiostraling, afkomstig uit verre sterrenstelsels, is onderhevig aan ‘dispersie’ – een proces dat vergelijkbaar is met de manier waarop zonlicht dat door een prisma gaat in verschillende kleuren wordt gescheiden. Hoe sterker de dispersie, des te meer materie is het radiosignaal onderweg tegengekomen. Om te kunnen vaststellen wat de dichtheid van die tussenliggende materie is, moet bekend zijn op welke afstand de radioflits is ontstaan. Daarom is bij dit nieuwe onderzoek alleen gekeken naar zes radioflitsen waarvan precies bekend was uit welke sterrenstelsels ze afkomstig waren. De betreffende flitsen zijn geregistreerd met de Australische radiotelescoop ASKAP. Aan de hand van de afstanden van deze stelsels en de dispersie van de zes radioflitsen hebben de astronomen kunnen berekenen hoeveel materie zich in de intergalactische ruimte bevindt. De uitkomst, één à twee atomen per stuk ruimte ter grootte van een bescheiden kantoorkamer, komt goed overeen met wat op grond van berekeningen was voorspeld.
→ Cosmic Bursts Unveil Universe’s Missing Matter

26 mei 2020
Astronomen hebben twee objecten ontdekt die, samen met een vreemd object dat al in 2018 werd ontdekt, mogelijk tot een voorheen onbekende klasse van kosmische explosies behoren. Deze explosies vertonen overeenkomsten met de supernova-explosies waarmee zware sterren hun bestaan afsluiten en met de explosies die zogeheten gammaflitsen genereren, maar hebben ook afwijkende kenmerken. Het begon allemaal in juni 2018 met de ontdekking van een kosmische explosie die een verrassend verloop liet zien. Dit object, dat officieel AT2018cow heet maar ook wel ‘De koe’ wordt genoemd, werd uitgebreid onderzocht door astronomen van over de hele wereld. Het leek op het eerste gezicht op een supernova-explosie, maar bereikte binnen enkele dagen een 10 tot 100 keer zo grote helderheid en was ongekend snel alweer zo goed als uitgedoofd. Ook twee andere kosmische explosies – de ene (CSS161010) in 2016, de andere (ZTF18abvkwla alias ‘De koala’) in 2018 – vertoonden ongewone kenmerken. Twee teams van astronomen hebben vervolgwaarnemingen van deze objecten gedaan met de Very Large Array (VLA)-radiotelescoop in de VS en de Giant Metrewave Radio Telescope in India. Daarnaast is een van beide objecten ook bekeken met NASA’s röntgensatelliet Chandra. Dat heeft weer enkele verrassende ontdekkingen opgeleverd. ZTF18abvkwla produceerde radiostraling die net zo intens was als die van een gammaflits. En CSS161010 bleek onverwacht veel materiaal met meer dan de halve lichtsnelheid de interstellaire ruimte in te hebben geblazen. Omdat beide objecten zekere overeenkomsten vertonen met AT2018cow, denken de onderzoekers nu dat het om een aparte klasse van stellaire explosies gaat: zogeheten Fast Blue Optical Transients (FBOTs). Volgens de astronomen beginnen FBOT’s waarschijnlijk op dezelfde manier als bepaalde supernova’s en gammaflitsen. Het zijn sterren met veel meer massa dan onze zon die exploderen zodra ze geen energie meer kunnen opwekken door middel van ‘normale’ kernfusie. Hun onderlinge verschillen ontstaan pas in de nasleep van deze explosie. Bij ‘gewone’ supernova’s van dit type wordt bij de explosie een bolvormige schokgolf van materiaal de interstellaire ruimte in geblazen. Als zich daarnaast kortstondig een draaiende schijf van materiaal rond de tot neutronenster of zwart gat ineengestorte sterkern vormt, ontstaan er bovendien twee nauwe bundels van materie die met bijna de lichtsnelheid de ruimte in wordt geschoten. Deze jets kunnen ook weer nauwe bundels van gammastraling veroorzaken, die zich als gammaflits vertonen. De onderzoekers vermoeden dat ook FBOT’s worden aangedreven door zo’n combinatie van draaiende schijf en jets. Maar in hun geval is deze gehuld in een wolk van dicht materiaal dat in een eerder stadium door de ster is afgestoten. Wanneer dit materiaal wordt getroffen door de schokgolf van de explosie, ontstaat de heldere uitbarsting van blauw licht die deze objecten van normale supernova’s onderscheidt. Later in dit proces produceert deze schokgolf ook intense radiostraling.
→ Astronomers Discover New Class of Cosmic Explosions

25 mei 2020
Astronomen hebben een sterrenstelsel met een opvallende ringstructuur ontdekt dat al bestond toen het heelal nog maar ongeveer 3 miljard jaar oud was. Het stelsel, met ongeveer dezelfde massa als ons Melkwegstelsel, dat de aanduiding R5519 heeft gekregen, vertoont een ongeveer 18.000 lichtjaar groot gat in het midden (Nature Astronomy, 25 mei). Uit waarnemingen met de Keck-telescoop op Hawaï en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA leiden de astronomen af dat het stelsel in een vijftig keer zo hoog tempo nieuwe sterren produceert als de Melkweg. Deze stervorming speelt zich voornamelijk binnen de ringstructuur af. Een en ander wijst erop dat het stelsel zijn merkwaardige vorm te danken heeft aan een botsing met een kleinere soortgenoot. Het is het eerste sterrenstelsel in zijn soort dat in het vroege heelal is waargenomen. De ontdekking heeft implicaties voor ons begrip van hoe stelsels als onze Melkweg zijn ontstaan. Om zo’n nette ring te kunnen vormen, moet het stelsel dat als ‘schietschijf’ heeft gefungeerd al een zogeheten dunne schijf hebben gehad. Dat wil zeggen dat het gros van zijn sterren zich relatief dicht bij het centrale vlak van het stelsel bevond – net als in het huidige Melkwegstelsel. De vorming van de dunne schijf van de Melkweg lijkt pas ongeveer 9 miljard jaar geleden te zijn begonnen. De ontdekking van R5519 wijst er nu op dat er al 11 miljard jaar geleden stelsels met een dunne schijf hebben bestaan. De ‘productie’ van spiraalstelsels lijkt dus al vroeg te zijn begonnen en hield langer aan dan verwacht.
→ Astronomers see ‘cosmic ring of fire’, 11 billion years ago

20 mei 2020
Astronomen gingen er tot nu toe van uit dat schijfvormige sterrenstelsels zoals onze Melkweg heel geleidelijk zijn gegroeid en pas relatief laat hun grote omvang hebben bereikt. Bij waarnemingen met de ALMA-telescoop, onder leiding van de Amerikaanse astronoom Marcel Neeleman van het Max-Planck-Institut-für-Astronomie, is nu echter een massarijk roterend schijfstelsel ontdekt dat al bestond toen het heelal nog maar 1,5 miljard jaar oud was (Nature, 21 mei). Kort na de oerknal, die volgens de huidige inzichten 13,8 miljard jaar geleden heeft plaatsgevonden, was het heelal gevuld met een vrijwel egaal mengsel van geladen deeltjes die na afkoeling atomen hebben gevormd. Hoe daaruit de huidige sterrenstelsels en grotere kosmische structuren zoals clusters zijn ontstaan is een van de grote vraagstukken van de moderne kosmologie. Computersimulaties wijzen erop dat het ‘geraamte’ van de kosmos bestaat uit een groot, draderig web van zogeheten donkere materie – materie die geen enkele vorm van straling uitzendt, maar wel massa heeft. De eerste sterrenstelsels zouden zijn gevormd op plekken waar zich samenballingen van donkere materie bevonden – zogeheten halo’s. Vervolgens zou de materie zoals wij die kennen zich rond deze halo’s hebben verzameld. In de aldus gevormde kolossale gaswolken konden echter niet onmiddellijk sterren ontstaan. Daartoe moest het beschikbare gas eerst voldoende afkoelen. De vorming van de grote schijfvormige sterrenstelsels kan zich op twee manieren hebben voltrokken. Volgens het ene scenario zouden ze het resultaat kunnen zijn van opeenvolgende botsingen tussen kleinere sterrenstelsels. Bij dat proces wordt het aanwezige gas echter weer verhit en kan het miljarden jaren duren voordat het stelsel voldoende is afgekoeld om sterren te kunnen vormen. Een ander, sneller scenario gaat uit van een vormingsproces waarbij reeds afgekoeld koel gas langs de ‘draden’ van het kosmische web naar het sterrenstelsel-in-wording toe stroomt. Op die manier kunnen de botsingen waarbij het aanwezig gas opwarmt worden vermeden, en kunnen massarijke schijfstelsels veel sneller ontstaan. De ontdekking van het vroege schijfstelsel, dat DLA0817 of ook wel de Wolfe-schijf wordt genoemd, wijst erop dat ‘koude accretie’ inderdaad een belangrijke rol heeft gespeeld bij zijn ontstaan. Uit de manier waarop het stelsel het licht van een ander, verder weg staand object – een quasar (de extreem heldere kern van een actief sterrenstelsel) – absorbeert kan worden afgeleid dat het 70 miljard zonsmassa’s aan materie bevat.
→ Massive Disk Galaxies Formed Early in Cosmic History

20 april 2020
Voor het eerst zijn wetenschappers erin geslaagd om de zwaartekrachtgolven (minieme rimpelingen in de ruimtetijd) te detecteren die zijn ontstaan bij de samensmelting van twee zwarte gaten van zeer verschillende massa’s. Het met de detectoren LIGO (VS) en Virgo (Italië) geregistreerde signaal, dat op 12 april vorig jaar is vastgelegd, is veroorzaakt door twee om elkaar wentelende zwarte gaten van respectievelijk acht en dertig zonsmassa’s. De gebeurtenis speelde zich af op 1,9 tot 2,9 miljard lichtjaar van de aarde. Zwaartekrachtgolven werden al in 1916 voorspeld door Albert Einstein, maar pas in september 2015 is het voor het eerst gelukt om deze extreem kleine trillingen in de lege ruimte - honderden malen per seconde en veel kleiner dan de middellijn van een atoomkern – te meten. Bij de samensmelting van twee zwarte gaten die sterk in massa verschillen ontstaan een soort ‘boventonen’ in de zwaartekrachtgolven – trillinkjes die een twee- of drie keer zo hoge frequentie hebben als de ‘grondtoon’. Dat verschijnsel was al voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie, maar nog nooit waargenomen. Het grote massaverschil maakt het mogelijk om allerlei eigenschappen van het dubbele zwarte gat te bepalen: zijn afstand tot ons, de hoek waaronder we het tweetal zien en de snelheid waarmee het zwaarste zwarte gat om zijn as draait. De detectie maakte onderdeel uit van de derde waarnemingscampagne van LIGO en Virgo, die op 1 april 2019 van start ging en op 27 maart jl. werd afgesloten. Tijdens deze campagne zijn 56 mogelijke detecties van zwaartekrachtgolven gedaan, waarvan er tot nu toe pas twee zijn geanalyseerd. (EE)
→ A signal like none before

20 april 2020
Computersimulaties, uitgevoerd door astronomen van de universiteit van Californië te Irvine (VS), wijzen erop dat groepen van supernova’s verantwoordelijk kunnen zijn voor de vorming van forse aantallen sterren in de buitengebieden van sterrenstelsels als onze Melkweg (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 20 april). Wanneer zware sterren door hun brandstof heen raken, komen ze op explosieve wijze aan hun einde. In het dichtbevolkte centrum van de Melkweg kunnen dergelijke supernova-explosies dermate talrijk zijn dat grote hoeveelheden gas naar buiten worden verdreven. Eenmaal aangekomen in het buitengebied van ons Melkwegstelsel – de zogeheten halo – is dat gas zodanig afgekoeld dat daaruit weer nieuwe sterren ontstaan. Het lijkt alsof de sterren vanuit het Melkwegcentrum weg zijn gekatapulteerd. Volgens de astronomen zou tot wel 40 procent van de sterren in de buitenste halo van een sterrenstelsel op deze manier kunnen zijn ontstaan. Tot nu toe werd juist aangenomen dat het overgrote deel van deze halosterren van buitenaf afkomstig was: van kleinere aan flarden getrokken sterrenstelsels. Maar het lijkt er nu dus op dat veel van deze sterren zijn ontstaan uit gas dat vanuit het centrum het stelsel naar buiten stroomt. Normaal gesproken is de sterproductie die op deze manier tot stand komt vrij gering. Maar tijdens perioden dat een sterrenstelsel grote aantallen nieuwe sterren aanmaakt, neemt het rendement flink toe. Waarnemingen van sterrenstelsels die momenteel zo’n ‘starburst’ doormaken, lijken er inderdaad op te wijzen dat er sterren uit hun centra worden verbannen. (EE)
→ Milky Way could be catapulting stars into its outer halo

13 april 2020
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Matt Nicholl van de universiteit van Birmingham (VK) heeft de helderste, meest energierijke en waarschijnlijk ook zwaarste supernova waargenomen die ooit is gezien. Aangenomen wordt dat ‘SN2016aps’ een voorbeeld is van een ‘pulserende paarinstabiliteitssupernova’ – een zeldzaam kolossale explosie die is ontstaan door het samensmelten van twee zware sterren. SN2016aps produceerde tien keer zoveel energie als een normale supernova-explosie (Nature Astronomy, 13 april). De 3 miljard lichtjaar verre supernova werd in 2016 gedetecteerd in gegevens van het Panoramic Survey Telescopes and Rapid Response System (Pan-STARRS). In de vier jaar daarna hebben astronomen de trage ontwikkeling en grote energie-uitstoot van het object op de voet gevolgd. Ook zijn in die periode oudere beelden opgedoken van de aanloop naar de supernova-explosie. Bij een normale supernova-explosie wordt slechts ongeveer een procent van de geproduceerde energie uitgezonden in de vorm van zichtbaar licht. SN2016aps, die toch al tien keer zo energierijk was, straalde echter bijna vijftig procent van zijn energie uit. Uit de enorme energieproductie van het object leiden de astronomen af dat de ontplofte ster minstens honderd keer zoveel massa heeft gehad als onze zon. De onderzoekers vermoeden echter dat de explosie niet uit zichzelf zo enorm helder is geworden. Uit waarnemingen van vóór de explosie blijkt dat de ster voor de explosie hevig pulseerde en daarbij een enorme schil van gas heeft uitgestoten. De enorme helderheid van de supernova wordt toegeschreven aan de botsing van het puin van de uiteindelijke explosie met die gasschil. SN2016aps had nog een andere verrassing in petto: hij was rijk aan waterstof. Normaal gesproken verliezen zware sterren het grootste deel van hun waterstof vóórdat ze beginnen te pulseren. Dat de ontploffende ster toch veel waterstof bevatte, wijst er volgens de astronomen op dat de ster het product was van de samensmelting van twee minder zware sterren. Lichtere sterren houden hun waterstof namelijk langer vast. (EE)
→ Scientists Discover Brightest Supernova Ever Seen

8 april 2020
Een internationaal onderzoeksteam heeft een pas gevormde ‘jet’ gedetecteerd bij twee spiraalvormige sterrenstelsels die met elkaar in botsing zijn. Dat bewijst dat samensmeltende stelsels bundels van geladen deeltjes kunnen produceren die met bijna de lichtsnelheid bewegen. Volgens de astronomen is het voor het eerst dat zo’n jonge jet die onze kant op wijst is waargenomen (Astrophysical Journal, 7 april). Jets zijn de krachtigste astrofysische verschijnselen in het heelal. Ze kunnen in één seconde meer energie uitzenden dan onze zon in haar hele leven zal doen. Deze energie komt vrij in de vorm van allerlei soorten straling – van radiostraling tot gammastraling. De jet die nu is waargenomen moet wel pas op gang zijn gekomen, omdat het sterrenstelsel waaruit hij voortkomt, TXS 2116-077, goed te zien is. Een volledig ontwikkelde jet zou dermate veel straling produceren dat het stelsel daarbij zou verbleken. Astronomen denken dat jets worden aangedreven door een superzwaar zwart gat dat gas en stof uit zijn omgeving aantrekt. Een deel van die materie wordt door het zwarte gat opgeslokt, maar een ander deel wordt in sterk gebundelde vorm terug de ruimte in te blazen. Dit proces komt pas op gang wanneer gas uit het omringende sterrenstelsel het centrale zwarte gat weet te bereiken. Dit gebeurt alleen wanneer het gas in het stelsel flink in beroering wordt gebracht, en een botsing met een ander sterrenstelsel is de makkelijkste manier om dat te bewerkstelligen. De opname van de jet van TXS 2116-077 is gemaakt met de 8,2-meter Subaru-telescoop op Hawaï. Het team heeft het object ook nog waargenomen met de Gran Telescopio Canarias en de William Herschel Telescope op het Canarische eiland La Palma, en met de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra. (EE)
→ First-ever photo proof of powerful jet emerging from colliding galaxies

7 april 2020
Een jaar geleden presenteerden de astronomen van het Event Horizon Telescope (EHT)-project de eerste opname van een kolossaal zwart gat in het relatief nabije sterrenstelsel M87. En nu tonen ze nieuwe resultaten die eveneens op EHT-gegevens zijn gebaseerd: detailrijke beelden van een ‘jet’ die in de naaste omgeving van het superzware zwarte gat van de ruim 5 miljard lichtjaar verre quasar 3C 279 wordt gegenereerd (Astronomy & Astrophysics, 7 april). Een quasar is de extreem heldere kern van een sterrenstelsel. Hij ontleent zijn energie aan de enorme hoeveelheden gas en sterren die door het daar aanwezige zwarte gat worden aangetrokken. In het geval van 3C 279 heeft dat zwarte gat bijna een miljard keer zoveel massa als onze zon. Het trekt gaswolken en sterren die te dichtbij komen aan flarden en de daarbij vrijkomende materie verzamelt zich daarbij in eerste instantie om hem heen. Vanuit deze zogeheten accretieschijf wordt een deel van het gas terug de ruimte in geblazen in de vorm van twee smalle bundels: de jets. Met behulp van het netwerk van radiotelescopen die tezamen de Event Horizon Telescope vormen is in april 2017 ‘ingezoomd’ op de plek waar een van de jets van 3C 279 ontstaat. Daarbij zijn details van minder dan een half lichtjaar groot waargenomen. De analyse van de verzamelde gegevens laat zien dat de normaal gesproken rechte jet aan zijn basis getwijnd lijkt te zijn zoals de vezels van een draad. Ook zijn voor het eerst structuren waargenomen die loodrecht op de jet staan. Vermoedelijk zijn dat delen van de accretieschijf. Verder laat de vergelijking van opnamen die op achtereenvolgende dagen zijn gemaakt zien dat de waargenomen structuren van vorm veranderen. Mogelijk worden deze veranderingen veroorzaakt door de toestroom van nieuwe materie en de jet-uitstoot. De astronomen die de beelden hebben geanalyseerd zijn er verrast over dat het object zulke snelle veranderingen laat zien. Naar verwachting zullen dit niet de laatste resultaten op basis van al bestaande EHT-gegevens zijn. Er wordt nog steeds gewerkt aan de analyse van de gegevens van het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel en zijn soortgenoten in actieve sterrenstelsels zoals Centaurus A, OJ 287 en NGC 1052. De EHT-waarneemcampagne die voor maart en april van dit jaar gepland stond, moest jammer genoeg worden afgelast vanwege de coronacrisis. Maar dit geeft astronomen wel meer tijd om hun publicaties op basis van de gegevens van 2017 af te ronden en aan de analyse van de gegevens van 2018 te beginnen. Normaal gesproken zullen in maart 2021 weer nieuwe waarnemingen met het EHT-netwerk worden gedaan. (EE)
→ Something is Lurking in the Heart of Quasar 3C 279

31 maart 2020
Gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop hebben nieuw bewijs opgeleverd voor het bestaan van middelzware zwarte gaten. In het buitengebied van een ver sterrenstelsel is een object van deze categorie opgespoord, dat zijn bestaan heeft verraden doordat het een ster aan flarden heeft getrokken (Astrophysical Journal Letters, 31 maart). Middelzware zwarte gaten zijn de ‘ontbrekende schakel’ in de evolutie van zwarte gaten. Ze zijn kleiner dan de superzware zwarte gaten die in de kernen van grote sterrenstelsels worden aangetroffen, maar groter dan de zwarte gaten die ontstaan wanneer de de kern van een zware ster ineenstort. Het object dat nu is opgespoord (J2150−0551) heeft ongeveer 50.000 keer zoveel massa als onze zon. In 2006 namen astronomen een krachtige uitbarsting van röntgenstraling waar die uit de richting leek te komen van een sterrenstelsel op ongeveer 800 miljoen lichtjaar afstand. Deze röntgenuitbarsting werd toegeschreven aan een ster die aan flarden werd getrokken doordat hij te dicht in de buurt kwam van een massarijk object, zoals een zwart gat. Verrassend genoeg bevond de röntgenbron zich niet in het centrum van het sterrenstelsel, waar een massarijk zwart gat meer op zijn plek is, maar aan de rand ervan. Hierdoor ontstond het vermoeden dan het wel eens om een lichter exemplaar zou kunnen gaan. Eerst moest echter de mogelijkheid worden uitgesloten dat de röntgenuitbarsting niet werd veroorzaakt door een nog veel kleiner object binnen ons eigen Melkwegstelsel. Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop hebben daar nu uitsluitsel over gegeven: de röntgenstraling was afkomstig van een compacte sterrenhoop in het buitengebied van het verre sterrenstelsel. Mogelijk is deze sterrenhoop het restant van een kleiner sterrenstelsel dat door het grote stelsel is opgeslokt. Daarmee is het veel waarschijnlijker geworden dat de J2150−0551 een middelzwaar zwart gat is. (EE)
→ Hubble Finds Best Evidence for Elusive Mid-Size Black Hole

28 februari 2020
Astronomen hebben vastgesteld dat een enorme holte die al in 2016 is ontdekt in de Ophiuchus-cluster is veroorzaakt door een kolossale explosie (Astrophysical Journal, 27 februari). De Ophiuchus-cluster is een verzameling van duizenden sterrenstelsels op 390 miljoen lichtjaar afstand die bijeen wordt gehouden door de zwaartekracht. In het centrum van de Ophiuchus-cluster bevindt zich een groot sterrenstelsel dat een superzwaar zwart gat bevat. De onderzoekers denken dat dit zwarte gat de bron van de explosie is geweest. Hoewel zwarte gaten vooral bekend zijn om hun grote ‘eetlust’, stoten ze vaak ook enorme hoeveelheden materiaal en energie uit. Dat gebeurt wanneer de materie die naar het zwarte gat toe stroomt kort voordat zij zou worden opgeslokt terug de ruimte in wordt geblazen in de vorm van twee bundels of ‘jets’. Deze materie baant zich vervolgens met hoge snelheid een weg naar buiten en slaat zo een ‘gat’ in het superhete gas dat de ruimte tussen de stelsels vult. In 2016 ontdekte een team van astronomen een gekromde rand op een röntgenopname van de cluster. Ze vroegen zich toen al af of dit een ‘muur’ van heet gas kon zijn, die door de jets van het superzware zwarte gat was veroorzaakt. Ze lieten deze mogelijkheid toen echter buiten beschouwing, vanwege de enorme hoeveelheid energie die voor de vorming ervan nodig zou zijn geweest. Nieuw onderzoek wijst er echter op dat er inderdaad sprake moet zijn geweest van een kolossale explosie, die zich over een periode van honderden miljoenen jaren heeft afgespeeld. Dat blijkt niet alleen uit waarnemingen met de röntgentelescopen Chandra en XMM-Newton, maar ook uit bestaande gegevens van twee grote radiotelescopen die nu uit de archieven zijn opgedoken. De gegevens laten zien dat de gekromde rand inderdaad de begrenzing vormt van een grote holte. De waargenomen radiostraling wordt veroorzaakt door elektronen in de holte die tot bijna de lichtsnelheid zijn versneld. De vermoedelijke veroorzaker van deze versnelling is het superzware zwarte gat in het centrale sterrenstelsel. Berekeningen laten zien dat voor de vorming van de holte een hoeveelheid energie nodig was die vijfmaal groter is dan die van de vorige recordhouder, de cluster MS 0735+74. Er bestaat wel een opvallend verschil tussen deze cluster en de Ophiuchus-cluster: hij vertoont twee holtes in plaats van één. Omdat actieve superzware zwarte gaten doorgaans twee jets genereren, is het best vreemd dat de Ophiuchus-cluster maar één holte lijkt te hebben. De astronomen vermoeden nu dat het gas aan de andere kant van de cluster een geringere dichtheid heeft, waardoor de radiostraling ervan inmiddels zodanig is afgezwakt dat deze niet meer waarneembaar is. (EE)
→ Record-Breaking Explosions by Black Hole Spotted

26 februari 2020
Wetenschappers vragen de hulp van het publiek om de oorsprong te vinden van honderdduizenden sterrenstelsels die zijn ontdekt door de grootste radiotelescoop ooit gebouwd: LOFAR. Waar komen deze mysterieuze objecten die duizenden lichtjaren groot zijn vandaan? Een nieuw ‘citizen science’-project, Radio Galaxy Zoo: LOFAR, geeft iedereen met internet de mogelijkheid om mee te doen aan de zoektocht om uit te vinden waar de zwarte gaten in het midden van deze sterrenstelsels zich bevinden. Astronomen gebruiken radiotelescopen om beelden van de radiohemel te maken, net als optische telescopen zoals de Hubble Space Telescope kaarten maken van sterren en sterrenstelsels. De beelden die met een radiotelescoop zijn gemaakt zijn heel anders dan die van een optische telescoop. Op radiogolflengten zijn sterren en sterrenstelsels niet direct waarneembaar. In plaats daarvan worden complexe structuren die in verband staan met de superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels gedetecteerd. Het meeste stof en gas rond een superzwaar zwart gat wordt verbruikt door het zwarte gat, maar een deel van het materiaal zal ontsnappen en wordt de ruimte in geblazen. Dit materiaal vormt grote pluimen van extreem heet gas (‘jets’), en het is dit gas dat grote structuren vormt die waarneembaar zijn met radiotelescopen. De Low Frequency Array-telescoop (LOFAR), beheerd door het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON), is bezig met een grote verkenning van de radiohemel en heeft inmiddels 4 miljoen radiobronnen ontdekt. Een paar honderdduizend daarvan hebben zeer gecompliceerde structuren. Daardoor is het soms moeilijk om te bepalen welke sterrenstelsels bij welke radiobronnen horen oftewel: welk zwart gat hoort bij welk sterrenstelsel? Het International LOFAR Team vraagt het publiek om hulp. In het kader van het citizen science-project ‘Radio Galaxy Zoo: LOFAR’ wordt het publiek gevraagd om te kijken naar afbeeldingen van LOFAR en afbeeldingen van sterrenstelsels, en vervolgens te identificeren welke radiobron bij welk sterrenstelsel hoort. Radio Galaxy Zoo: LOFAR is onderdeel van het Zooniverse-project, ’s werelds grootste en meest populaire platform voor onderzoek door ‘burgerwetenschappers’. Dit onderzoek wordt mogelijk gemaakt door vrijwilligers - al meer dan een miljoen mensen van over de hele wereld staan professionele onderzoekers bij. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

21 februari 2020
De brede rand van het beroemde Sombrerostelsel alias M104 is mogelijk het gevolg van het turbulente verleden van dit sterrenstelsel. Nieuwe gegevens, verkregen met de Hubble-ruimtetelescoop wijzen erop dat M104 het resultaat is van grote fusies tussen sterrenstelsels, al vertoont zijn rand geen sporen van een recente verstoring. Dat er met M104 iets bijzonders aan de hand is, was al een hele tijd duidelijk. Het vertoont een bijzondere mix van eigenschappen, waarvan sommige zijn ontleend aan de schijfvormige spiraalstelsels en andere aan de rugbybal-vormige elliptische stelsels. De verklaring hiervoor wordt nu gezocht in de halo van M104 – het zwakke ijle buitengebied van het stelsel. De Hubble-data laten zien dat de ontelbare sterren in deze halo rijk zijn aan ‘metalen’ (de term die astronomen gebruiken voor elementen zwaarder dan helium). Zulke sterren worden doorgaans alleen aangetroffen in de schijf van een stelsel. Alleen daar zou de sterdichtheid hoog genoeg zijn om opeenvolgende generaties van sterren de kans te geven om een hoger metaalgehalte op te bouwen. Aan de hand van computersimulaties komen astronomen tot de conclusie dat de sterren de halo in moeten zijn geslingerd op momenten dat de oerversie van de Sombreronevel fusies aanging met volgroeide, metaalrijke sterrenstelsels. Dat zou dan zo lang geleden zijn gebeurd, dat het stelsel de kans kreeg om tot rust te komen. Inmiddels zijn er in zijn omgeving geen andere stelsels meer te vinden die hij zou kunnen opslokken. (EE)
→ Sombrero Galaxy's Halo Suggests a Turbulent Past

11 februari 2020
Een groot internationaal onderzoeksteam, met onder anderen Jason Hessels (UvA/ASTRON), heeft een ‘snelle radioflitser’ ontdekt die een vaste cyclus vertoont. Verreweg de meeste snelle kosmische radioflitsen die tot nu toe zijn ontdekt, zijn maar éénmaal waargenomen. En de weinige ’repeterende’ radioflitsers die al bekend waren, vertonen geen opvallende regelmaat. Snelle radioflitsen zijn, zoals hun naam al aangeeft, korte stoten van radiostraling. Omdat ze uit willekeurige richtingen komen en maar een fractie van een seconde duren, laten ze zich moeilijk opsporen en onderzoeken. De eerst werd pas in 2007 opgemerkt. De nu ontdekte repeterende radioflitser is ontdekt met het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) – een radiotelescoop die in Canada staat opgesteld. Nadat de eerste radioflits van dit object – FRB 180916.J0158+65 – was gedetecteerd, ontdekten de astronomen dat CHIME al eerder flitsen van deze bron had geregistreerd. De verdeling van de radioflitsen van FRB 180916.J0158+65 vertoont een regelmatig patroon. Steeds is er vier dagen achtereen ongeveer elk uur een radioflits te zien, gevolgd door een radiostilte van zestien dagen. Dat repeterende patroon kan erop wijzen dat de bron van deze radioflitsen een hemellichaam is dat om bijvoorbeeld een ster draait. Zijn signalen zouden dan wegvallen wanneer het achter de ster langs trekt. Dat verklaart echter niet waarom het object zulke regelmatige flitsen produceert. Het zou daarom ook kunnen zijn dat de bron van FRB 180916.J0158+6 een roterend hemellichaam is waarvan de draaias een precessiebeweging maakt. Hoe dan ook: de nu ontdekte snelle radioflitser bevindt zich in een spiraalvormig sterrenstelsel op de relatief kleine afstand van 500 miljoen lichtjaar. Met een beetje geluk zal het met toekomstige technieken mogelijk zijn om het object aan te wijzen dat de korte stoten radiostraling produceert. (EE)
→ Fast radio burst with steady 16-day cycle observed

5 februari 2020
Een internationaal team van astronomen heeft een opvallend massarijk sterrenstelsel ontdekt dat al bestond toen het heelal pas 1,8 miljard jaar oud was. Opvallend genoeg produceert het stelsel, XMM-2599, geen nieuwe sterren meer. Dat er 1,8 miljard jaar na de oerknal al van zulke ultrazware sterrenstelsels bestonden, komt niet echt als een verrassing. Hun bestaan wordt ook ‘voorspeld’ door computermodellen. Diezelfde modellen voorspellen ook dat zulke stelsels actieve ‘sterfabrieken’ zijn. De waarnemingen laten zien dat dit laatste oorspronkelijk ook voor XMM-2599 moet hebben gegolden. Op het hoogtepunt van zijn activiteit moet hij jaarlijks meer dan duizend zonsmassa’s aan sterren hebben geproduceerd. Ter vergelijking: onze Melkweg vormt ongeveer één nieuwe ster per jaar. Onduidelijk is nog waarom XMM-2599 geen nieuwe sterren meer maakt. Mogelijk betekent het dat de aanvoer van gas uit de ruimte tot stilstand is gekomen. Maar het zou ook kunnen dat het superzware zwarte gat dat vrijwel zeker in zijn kern schuilgaat is ‘ontwaakt’ en een rem op de stervorming heeft gezet door het nog aanwezige gas uit het stelsel weg te blazen. Ook de toekomst van het ‘monsterstelsel’ is onzeker. Het is denkbaar dat het mettertijd kleinere stelsels om zich heen verzamelt, en in het middelpunt van een grote cluster komt te staan. Maar het is ook mogelijk dat het een eenling blijft. (EE)
→ Astronomers discover unusual monster galaxy in the very early universe

23 januari 2020
Het raadsel van een uitzonderlijk heldere supernova-explosie die in 2006 werd waargenomen lijkt opgelost. Een nauwgezet onderzoek van het spectrum van de supernova, die bekendstaat als SN 2006gy, laat zien dat bij de explosie ongeveer een derde zonsmassa aan ijzer is vrijgekomen (Science, 24 januari). Bij normale supernova-explosie komt ook ijzer vrij, maar niet in zulk grote hoeveelheden. Op zoek naar een verklaring heeft een onderzoeksteam van het Max-Planck-Institut für Astrophysik een reeks computersimulaties uitgevoerd, om zo de spectrale eigenschappen van SN 2006gy te reproduceren. Daarbij hebben de astronomen vastgesteld dat bij supernova-explosies van type Ia – exploderende witte dwergsterren – de waargenomen hoeveelheid ijzer kan vrijkomen. Maar doorgaans zijn supernova’s van dit type honderd keer zwakker dan SN 2006gy. Er moet dus iets bijzonders aan de hand zijn geweest. De computersimulaties laten zien dat een supernova van type Ia wordt versterkt wanneer de schokgolf van de explosie in botsing komt met gas in de omgeving. Het meest plausibele scenario lijkt te zijn dat SN 2006gy begon als een dubbelster, bestaande uit een witte dwerg die op geringe afstand om een zwaardere, waterstofrijke ster cirkelde. Toen deze laatste opzwol – sterren van dit type kunnen groter worden dan de afstand zon-aarde – raakte de witte dwerg in diens atmosfeer verzeild en spiraalde hij naar het centrum van de ster. Tijdens dat proces verdwenen de buitenste lagen van de ster de ruimte in. Op het moment dat de witte dwerg de kern van de begeleidende ster bereikte, vond de supernova-explosie plaats. De daarbij optredende schokgolf stuitte op de eerder uitgestoten gasschil, en dat verklaart de kolossale hoeveelheid licht van de supernova. (EE)
→ Progress in Understanding the Brightest Explosions in the Universe

20 januari 2020
Materie die naar een zwart gat toe stroomt straalt röntgenstraling uit. De Europese ruimtesonde XMM-Newton heeft de ‘echo’s’ van deze straling benut om de dynamische omgeving van een ‘superzwaar’ zwart gat in kaart te brengen (Nature Astronomy, 20 januari). Het onderzochte zwarte gat bevindt zich in de kern van het actieve sterrenstelsel IRAS 13224–3809. Laatstgenoemde is een van de meest veranderlijke röntgenbronnen aan de hemel. Het stelsel vertoont op tijdschalen van enkele uren snelle röntgenfluctuaties, waarbij de intensiteit van de straling met een factor 50 kan toenemen. Bij het nieuwe onderzoek is gebruik gemaakt van het feit dat deze röntgenstraling wordt weerkaatst door alles wat zich in de naaste omgeving van het zwarte gat bevindt. De techniek vertoont overeenkomsten met de manier waarop vleermuizen obstakels in hun omgeving signaleren (echolocatie). Op vergelijkbare wijze kunnen astronomen klonten materie opsporen en onderzoeken die op het punt staan om in het zwarte gat te verdwijnen. En omdat het gedrag van het toestromende gas in belangrijke mate wordt bepaald door de eigenschappen van het ‘hongerige’ zwarte gat, levert zulk onderzoek ook informatie op over de massa en de draaiing van het zwarte gat. De toestromende materie beweegt niet in rechte lijn, maar volgt een spiraalvormige baan. Daardoor vormt zich een schijf van hete materie rond het zwarte gat: een zogeheten accretieschijf. Het gebied boven en onder de schijf, dat de corona wordt genoemd, is rijk aan energierijke elektronen. Uit de gemeten röntgenecho’s blijkt dat de omvang van deze corona binnen enkele dagen heel sterk kan toenemen. Dat laatste zorgt ervoor dat de massa en draaiing van het zwarte gat veel nauwkeuriger kan worden bepaald dan in het geval van een onveranderlijke corona. De metingen laten zien dat de massa van het zwarte gat in het centrum van IRAS 13224–3809 ongeveer 1,9 miljoen zonsmassa’s bedraagt. Dat is relatief weinig voor een ‘superzwaar’ zwart gat: het exemplaar in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel – Sagittarius A* – heeft ruim tweemaal zoveel massa. (EE)
→ XMM-Newton maps black hole surroundings

13 januari 2020
Een team van Leidse en Amerikaanse astronomen heeft een nieuwe manier ontdekt om verre sterrenstelsels in kaart te brengen. Ze gebruikten daarvoor een spectraallijn van atomair zuurstof. Die spectraallijn is normaal gesproken niet goed op te vangen met aardse telescopen. Maar doordat het licht van verre sterrenstelsels komt, is het uitgerekt en kun je het juist wél op aarde meten. Dat is nu gebeurd met een in Nederland gemaakt instrument. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in het vakblad The Astrophysical Journal Letters. De onderzoekers gebruikten voor hun waarnemingen de SEPIA660-ontvanger op de APEX-telescoop in Chili. Deze ontvanger is ontwikkeld door de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA) en in 2018 op de telescoop geïnstalleerd. De APEX-telescoop is een samenwerking tussen Duitsland, Zweden en de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, ESO. De onderzoekers moesten de telescoop twee uur op één plek richten om het sterrenstelsel G09.83808 te detecteren. Dat sterrenstelsel is slechts een miljard jaar na de oerknal ontstaan. Het behoort daarmee tot de oudjes in het heelal. In de toekomst willen de onderzoekers meer verre sterrenstelsels in kaart gaan brengen aan de hand van de zuurstoflijn. Ze hebben al berekend dat het ALMA-observatorium in Chili slechts tien tot vijftien minuten nodig heeft om een ver sterrenstelsel in detail te zien. De laatste jaren ontdekken astronomen steeds meer sterrenstelsels in het vroeg heelal. Voor details over de omstandigheden die er toen heersten, is onderzoek met spectraallijnen nodig. Tot nu toe gebruiken sterrenkundigen lijnen van geïoniseerd koolstof en dubbel geïoniseerd zuurstof, maar die combinatie is lastig te interpreteren. De nieuwe spectraallijn van atomair zuurstof wordt al twintig jaar als heilige graal gezien, maar dan moeten de stelsels wel echt ver staan. Het licht van de zuurstoflijn komt namelijk voor niet al te verre sterrenstelsels niet door de aardse atmosfeer. Maar als sterrenstelsels heel ver weg staan, zijn er weer heel goede telescopen nodig op een hoge, droge plaats. Inmiddels zijn de telescopen goed genoeg. En nu is het sterrenkundigen dus voor het eerst gelukt om met de spectraallijn van atomair zuurstof verre sterrenstelsels te spotten.
→ Volledig persbericht

9 januari 2020
Met behulp van een nieuwe waarnemingstechniek hebben astronomen ontdekt dat donkere materie veel kleinere ‘klonten’ kan vormen dan tot nu toe bekend was. Dit resultaat bevestigt een van de fundamentele voorspellingen van de theorie van de koude donkere materie. Volgens deze theorie zijn alle sterrenstelsels ontstaan en ingebed in wolken van donkere materie. Deze materie bestaat uit traag bewegende oftewel ‘koude’ deeltjes die bijeenkomen om structuren van uiteenlopende massa’s te vormen: van de massa van een passagiersvliegtuig tot duizenden keren ons Melkwegstelsel. Donkere materie is een onzichtbare vorm van materie die naar aangenomen wordt het leeuwendeel van alle massa in het heelal voor haar rekening neemt. Hoewel deze materie niet rechtstreeks waarneembaar is, kan zij haar bestaan verraden via de zwaartekracht die zij op sterren en sterrenstelsels uitoefent. Rond grote en middelgrote sterrenstelsels waren al concentraties van donkere materie opgespoord, maar kleinere opeenhopingen tot nu toe nog niet. Voor sommige astronomen was dat zelfs reden om met alternatieve theorieën te komen, zoals die van de warme donkere materie. Deze laatste gaat ervan uit dat de deeltjes waaruit donkere materie bestaat te snel bewegen om kleine concentraties te vormen. De nieuwe waarnemingen zijn hier niet mee in overeenstemming. Ze laten zien dat ook kleinschaligere concentraties van donkere materie koud zijn. (‘Koud’ verwijst hier weer naar de lage snelheden waarmee de deeltjes bewegen.) Bij de waarnemingen is de Hubble-ruimtetelescoop op een achttal quasars gericht – de extreem heldere kernen van verre sterrenstelsels. Deze objecten ontlenen hun energie aan superzware zwarte gaten die materie uit hun omgeving opslokken. De astronomen hebben gekeken hoe het licht dat daarbij vrijkomt wordt afgebogen door de zwaartekracht van een massarijk sterrenstelsel op de voorgrond, dat als kosmische ‘lens’ fungeert. Op die manier hebben de astronomen samenballingen van donkere materie ontdekt, zowel in de tussenliggende ‘lensstelsels’ als in de ruimte tussen de quasars en de aarde. Deze concentraties van donkere materie hebben 10.000 tot 100.000 keer zo weinig massa als de halo van donkere materie die onze Melkweg omgeeft. De acht quasars en sterrenstelsels staan zodanig precies op één lijn, dat het gravitationele lenseffect vier vervormde afbeeldingen van elke quasar produceert. Zulke viervoudige afbeeldingen zijn schaars, maar ze zijn wel cruciaal voor dit soort onderzoek. De aanwezigheid van de ‘klonten’ donkere materie verandert de schijnbare helderheid en positie van elk vervormd quasarbeeld. De astronomen hebben hun metingen vergeleken met voorspelingen van hoe de quasarbeelden er uit zouden zien zonder de invloed van de donkere materie. Vervolgens hebben ze aan de hand van de gemeten afwijkingen berekend hoeveel massa de klonten hebben. De resultaten van dit onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 235ste bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week in Honolulu plaatsvond. (EE)
→ Hubble Detects Smallest Known Dark Matter Clumps

6 januari 2020
Telescopen van het European VLBI Network (EVN) hebben een repeterende snelle radioflits waargenomen in een spiraalstelsel zoals het onze. Het is de dichtstbijzijnde die ooit is gelokaliseerd (Nature, 6 januari 2020). Een van de grootste astronomische raadsels is de vraag waar de korte, hevige uitbarstingen van radiostraling vandaan komen die bekendstaan als fast radio bursts (FRBs) oftewel ‘snelle radioflitsen’. Hoewel deze uitbarstingen maar een duizendste van een seconde duren, zijn er tot nu toe al honderden van gedetecteerd. Maar van slechts vier is de exacte bron bekend. In 2017 werd vastgesteld dat een van deze vier gelokaliseerde bronnen zich op onvoorspelbare wijze herhaalde. De betreffende radioflitsen kwamen steeds uit hetzelfde stukje hemel. Sindsdien maken onderzoekers onderscheid tussen FRBs waarvan slechts één uitbarsting is waargenomen (‘niet-repeterende’) en die waarvan meerdere radioflitsen zijn geregistreerd (‘repeterende’). ‘De meervoudige flitsen die we van de eerste repeterende FRB hebben gezien, kwamen voort uit heel specifieke en extreme omstandigheden in een heel klein (dwerg)sterrenstelsel’, zegt Benito Marcote van het Joint Institute for VLBI ERIC en hoofdauteur van het huidige onderzoek. ‘Die ontdekking vormde het eerste stukje van de puzzel, maar riep meer vragen op dan zij beantwoordde, zoals de vraag of er een fundamenteel verschil bestaat tussen repeterende en niet-repeterende FRBs. En nu hebben we een tweede repeterende FRB gelokaliseerd, die onze eerdere ideeën over wat de bron van deze radioflitsen kan zijn in twijfel trekt.’ Op 19 juni 2019 deden acht telescopen van het European VLBI Network (EVN) gelijktijdige waarnemingen van een radiobron die bekendstaat als FRB 180916.J0158+65. Deze bron was al in 2018 ontdekt met de CHIME-telescoop in Canada, en dat stelde het team onder leiding van Marcote in staat om met het EVN met zeer hoge resolutie naar FRB 180916.J0158+65 te kijken. In de loop van vijf uur detecteerden de onderzoekers vier radioflitsen die stuk voor stuk minder dan twee duizendsten van een seconde duurden. De hoge resolutie werd bereikt door radiotelescopen die verspreid over de wereld staan opgesteld met elkaar te combineren. Dankzij deze techniek, die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd, kon worden vastgesteld dat de radioflitsen allemaal afkomstig waren uit een slechts ongeveer zeven lichtjaar groot gebied. Met behulp van deze locatie kon het team waarnemingen doen met een van de grootste optische telescopen ter wereld, de 8-meter Gemini North op de Mauna Kea (Hawaï). Door de omgeving van de bron te onderzoeken kon worden vastgesteld dat de radioflitsen afkomstig waren uit een spiraalstelsel (SDSS J015800.28+654253.0 geheten) dat 500 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is, en specifiek uit een gebied in dat stelsel waar veel stervorming plaatsvindt. ‘De gevonden locatie is compleet anders dan die van de eerder gelokaliseerde repeterende FRB, maar verschilt ook van alle andere onderzochte FRBs’, legt Kenzie Nimmo, promovendus aan de Universiteit van Amsterdam, uit. ‘De verschillen tussen repeterende en niet-repeterende snelle radioflitsen zijn dus minder duidelijk, en we denken nu dat deze verschijnselen niet gebonden zijn aan een specifiek type sterrenstelsel of omgeving. Het zou zomaar kunnen zijn dat FRBs op een grote verscheidenheid aan locaties in het heelal kunnen optreden en alleen specifieke omstandigheden vereisen om waarneembaar te zijn.’ 
→ Volledig persbericht

6 januari 2020
De Hubble-ruimtetelescoop, die in april zijn 35ste verjaardag viert, heeft een indrukwekkende foto gemaakt van het sterrenstelsel UGC 2885. Dit spiraalstelsel behoort de grootste in het nabije heelal: het is 2,5 keer zo omvangrijk als onze Melkweg en bevat tien keer zoveel sterren. UGC 2885 is een rustig sterrenstelsel dat in een gezapig tempo nieuwe sterren produceert. Dat wijst erop dat hij niet veel gas aan naburige kleinere stelsels onttrekt. Hierdoor vertoont ook het superzware zwarte gat in zijn kern geen activiteit. De Hubble-foto is gemaakt in het kader van onderzoek dat is uitgevoerd door de Nederlandse astronoom Benne Holwerda van de universiteit van Louisville, Kentucky. Holwerda heeft UGC 2885 de bijnaam ‘Rubins stelsel’ gegeven – een eerbetoon aan de in 2016 overleden Amerikaanse astronoom Vera Rubin. Rubin heeft in de jaren 80 van de vorige eeuw de (differentiële) rotatie van het stelsel gemeten en op die manier aangetoond dat UGC 2885, net als de meeste andere sterrenstelsels, veel donkere materie bevat. Waarom UGC 2885 zo monsterachtig groot is geworden, is onduidelijk. Zijn tamelijk geïsoleerde ligging in het heelal zou erop kunnen wijzen dat hij in de loop van de tijd alle kleinere sterrenstelsels in zijn omgeving heeft opgeslokt. (EE)
→ NASA’s Hubble Surveys Gigantic Galaxy

5 januari 2020
Amerikaanse radio-astronomen hebben in 13 relatief nabije kleine sterrenstelsels massarijke zwarte gaten ontdekt die bezig zijn om materie uit hun omgeving op te slokken. Anders dan bij grote sterrenstelsels bevinden de meeste van deze zwarte gaten zich niet in het kerngebied van hun moederstelsel. De astronomen, die hun ontdekkingen hebben gepresenteerd tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week in Honolulu (Hawaï) wordt gehouden, schatten dat de zwarte gaten ongeveer 400.000 keer zoveel massa hebben als onze zon. De dwergsterrenstelsels waar zij deel van uitmaken hebben meer dan 100 keer minder massa dan onze Melkweg. Daarmee behoren ze tot de kleinste stelsels waarin zwarte gaten van dit kaliber zijn opgespoord. De vreemde locaties van de zwarte gaten wijzen er volgens de onderzoekers op dat hun moederstelsels zijn voortgekomen uit botsingen tussen (nog) kleinere stelsels. Computersimulaties voorspellen namelijk dat ongeveer de helft van de zware zwarte gaten in dwergsterrenstelsels in de buitengebieden rondzwerven. De hoop bestaat dat het onderzoek van deze specifieke categorie van zwarte gaten meer inzicht zal geven in de manier waarop de allerzwaarste zwarte gaten in het heelal, met massa’s die kunnen oplopen tot enkele miljarden zonsmassa’s, zijn gegroeid. (EE)
→ Astronomers find wandering massive black holes in dwarf galaxies

3 januari 2020
Een team van astronomen van het National Centre for Radio Astrophysics in India heeft een kolossale ring van waterstofgas ontdekt rond een ver sterrenstelsel. De ring, die is vastgelegd met de Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), heeft een middellijn van ongeveer 380.000 lichtjaar – ruwweg vier keer onze Melkweg. Het sterrenstelsel, AGC 203001, is circa 260 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Er is maar één ander stelsel bekend dat door zo’n grote ring van neutraal waterstofgas is omgeven. Hoe deze structuren zijn ontstaan, is nog onduidelijk. Neutraal waterstofgas zendt van nature radiostraling uit op een golflengte van ongeveer 21 centimeter. Deze straling stelt astronomen in staat om de verdeling van het gas in onze Melkweg en andere sterrenstelsels in kaart te brengen. Doorgaans worden de grootste hoeveelheden waterstofgas aangetroffen in stelsels waarin in hoog tempo nieuwe sterren ontstaan. AGC 203001, die geen tekenen van stervorming vertoont, vormde een uitzondering op deze regel. Bekend was al dat het stelsel veel neutrale waterstof bevat, maar tot nu toe was onduidelijk hoe dat gas is verdeeld. Uit de GMRT-waarnemingen blijkt dat het neutrale waterstofgas een grote excentrische ring vormt. Op opnamen gemaakt met de Canada-France-Hawaii-Telescope zijn vreemd genoeg geen sterren in de gasring te zien. Dat is opmerkelijk, omdat werd aangenomen dat ringen als deze ontstaan door botsingen tussen sterrenstelsels. Dat zou dan echter ook tot stervorming moeten leiden, en daar is nu geen sprake van. (EE)
→ GMRT discovers a gigantic ring of hydrogen gas around a distant galaxy

19 december 2019
Astronomen die gebruik maken van ESO’s Very Large Telescope hebben voorraden van koel gas waargenomen rond enkele van de vroegste sterrenstelsels in het heelal. Deze gashalo’s zijn het perfecte voedsel voor superzware zwarte gaten in het centrum van deze stelsels, die we nu waarnemen zoals ze er meer dan 12,5 miljard jaar geleden uitzagen. Deze voedselvoorraad kan verklaren waarom deze kosmische monsters zo snel konden groeien tijdens de periode die ook wel de kosmische dageraad wordt genoemd (Astrophysical Journal, 19 december). Astronomen vragen zich al geruime tijd af hoe superzware zwarte gaten al zo vroeg in de geschiedenis van het heelal zo groot kunnen zijn geworden. Het betekent dat de eerste zwarte gaten, die kunnen zijn ontstaan door de ineenstorting van de eerste sterren, heel snel zijn gegroeid. Maar tot nu toe hadden astronomen nog niet genoeg voedsel in de vorm van gas en stof opgespoord om deze snelle groei te kunnen verklaren. Om de zaken nog ingewikkelder te maken zijn bij eerdere waarnemingen met ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, grote hoeveelheden stof en gas in deze sterrenstelsels opgespoord die klaarblijkelijk voor de snelle vorming van sterren werden gebruikt. Deze ALMA-waarnemingen leken erop te wijzen dat er maar weinig overbleef om een zwart gat te voeden. Om dit mysterie op te lossen hebben de Italiaanse astronoom Emanuele Paolo Farina en collega’s het MUSE-instrument van de Europese Very Large Telescope (VLT) in de Chileense Atacama-woestijn gebruikt om 31 zogeheten quasars te onderzoeken – extreem heldere objecten die hun energie ontlenen aan superzware zwarte gaten die zich in de kernen van massarijke sterrenstelsels bevinden. De astronomen ontdekten dat twaalf van deze quasars zijn omgeven door enorme voorraden gas: halo’s van koel, dicht waterstofgas die zich tot op 100.000 lichtjaar van de centrale zwarte gaten uitstrekken en miljarden malen zoveel massa hebben als de zon. Het team, bestaande uit onderzoekers uit Duitsland, de VS, Italië en Chili, hebben ook ontdekt dat deze gashalo’s nauw verbonden zijn met de sterrenstelsels, en dus de perfecte voedselbron zijn voor zowel de groei van superzware zwarte gaten als de vorming van grote aantallen nieuwe sterren. (EE)
→ Volledig persbericht

17 december 2019
Een onderzoeksteam onder leiding van Seiji Fujimoto van de Universiteit van Tokio heeft reusachtige wolken van gasvormige koolstof ontdekt rond jonge sterrenstelsels op afstanden van 12,8 miljard lichtjaar. Het is de eerste bevestiging dat koolstofatomen, die in het inwendige van sterren zijn gemaakt, zich al vroeg in de geschiedenis van het heelal buiten sterrenstelsels hebben verspreid (Astrophysical Journal, 16 december). De koolstofwolken die met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) rond de jonge stelsels zijn waargenomen hebben een middellijn van ruwweg 60.000 lichtjaar. Daarmee zijn de wolken ongeveer vijf keer zo omvangrijk als de verdeling van sterren in de betreffende stelsels, zoals waargenomen met de Hubble-ruimtetelescoop. Zware elementen zoals koolstof en zuurstof bestonden kort na de oerknal, 13,8 miljard jaar geleden, nog niet in het heelal. Ze zijn gevormd bij kernfusieprocessen in het inwendige van sterren. Dit materiaal is bij de supernova-explosies die aan het eind van het bestaan van zware sterren optreden in de ruimte terechtgekomen. Mogelijk hebben de energierijke jets van de superzware zwarte gaten in de kernen van de sterrenstelsels ervoor gezorgd dat het koolstof uiteindelijk buiten de stelsels is beland. Dat dit proces zo snel is gegaan, komt als een verrassing. (EE)
→ Carbon Cocoons Surround Growing Galaxies – ALMA Spots Earliest Environment Pollution in the Universe

12 december 2019
Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) het licht opgevangen van een zwaar sterrenstelsel, zoals dat er ‘maar’ 970 miljoen jaar na de oerknal uitzag. Daarmee is het stelsel, MAMBO-9 geheten, is het verste stofrijke en sterren-vormende stelsel dat ooit rechtstreeks is waargenomen. Sterrenstelsels als deze, die enorme hoeveelheden gas en stof bevatten, zijn de meest productieve ‘sterfabrieken’ in het heelal. Ze vormen sterren in een tempo van een paar duizend zonsmassa’s per jaar. Ter vergelijking: onze Melkweg blijft steken bij drie zonsmassa’s per jaar. Dat monsterstelsels als MAMBO-9 al zo vroeg in de geschiedenis van het heelal konden ontstaan is pas sinds enkele jaren bekend. Vanwege hun extreme gedrag vermoeden astronomen dat deze stofrijke stelsels een belangrijke rol spelen in de evolutie van het heelal. Maar ze laten zich niet gemakkelijk opsporen, omdat het licht van hun sterren achter wolken van stof schuilgaat. Een eerste glimp van MAMBO-9 werd al tien jaar geleden opgevangen, maar die waarnemingen waren niet gevoelig genoeg om zijn afstand te kunnen vaststellen. Nu is gebleken dat het licht van MAMBO-9 er ongeveer 13 miljard jaar over heeft gedaan om de ALMA-antennes te bereiken. Aan de hand van de nieuwe waarnemingen kon ook een schatting worden gemaakt van de massa van het verre sterrenstelsel. De hoeveelheid gas en stof in het stelsel blijkt kolossaal te zijn: tien keer zo groot als de massa van alle sterren van onze Melkweg bij elkaar. Dit betekent dat het nog maar net begonnen is met het produceren van sterren. De vraag is nu hoe zulke relatief kleine aantallen sterren in zo korte tijd zó veel stof hebben kunnen produceren. (EE)
→ Ver, stofrijk sterrenstelsel opgespoord met ALMA

11 december 2019
Onze Melkweg vertoont een elegante spiraalvorm met lange ‘armen’ vol met sterren. De vraag is hoe deze vorm precies tot stand is gekomen. Nieuwe waarnemingen vanuit de ‘vliegende sterrenwacht’ SOFIA doen vermoeden dat (ook) magnetische velden daarbij een rol spelen. Vanuit SOFIA – een aangepaste Boeing 747SP, uitgerust met een 2,7-meter telescoop – is gekeken naar het 47 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 1086, ook bekend als M77. Dit stelsel vertoont, net als onze Melkweg, een opvallende spiraalstructuur. Met deze telescoop hebben astronomen de magnetische velden in M77 in kaart gebracht. De resultaten laten zien dat deze velden de contouren van de spiraalstructuur dicht volgen. Dat is in overeenstemming met de meest gangbare theorie voor het ontstaan van deze armen: de ‘dichtheidsgolftheorie’. Volgens deze theorie zitten het stof, het gas en de sterren in de spiraalarmen niet vast op hun plek. Ze hebben een andere (hogere) snelheid dan het roterende spiraalpatroon, die afhangt van hun afstand tot het middelpunt van het stelsel. Wanneer een gaswolk de spiraal inhaalt, wordt hij samengedrukt en leidt de toegenomen gasdichtheid ertoe dat er nieuwe sterren ontstaan. De waargenomen magnetische velden strekken zich over de volledige lengte van de kolossale armen (24.000 lichtjaar) uit. Volgens de astronomen, die daarover binnenkort in de Astrophysical Journal zullen berichten, impliceert dit dat de gravitatiekrachten die verantwoordelijk zijn voor de spiraalvorm van het stelsel ook diens magnetische veld comprimeren. Verdere waarnemingen zullen moeten uitwijzen in hoeverre dit verschijnsel ook in andere, onregelmatiger gevormde sterrenstelsels optreedt. Magnetische velden in het heelal zijn moeilijk waarneembaar. SOFIA is uitgerust met een speciale infraroodcamera, waarmee stofdeeltjes kunnen worden waargenomen die zich haaks op magnetische veldlijnen richten. Daaruit kunnen astronomen afleiden wat de vorm en richting van het anderszins onzichtbare magnetische veld is. (EE)
→ How to Shape a Spiral Galaxy

27 november 2019
Een internationaal onderzoeksteam heeft in de halo (ijle, buitenste omhulsel) van het sterrenstelsel NGC 4631 een magnetisch veld ontdekt dat zich over duizenden lichtjaren uitstrekt. Het bestaan van dat veld kwam aan het licht door middel van waarnemingen van gepolariseerde radiostraling met behulp van de VLA-radiotelescoop (Astronomy & Astrophysics, 26 november). Volgens de astronomen is het voor het eerst dat een grootschalig, coherent magnetisch veld van deze omvang bij een spiraalstelsel is waargenomen. De sterkte van het veld (4 microgauss) is verrassend groot voor een halo. Dat is vergelijkbaar met de veldsterkte van normale magnetische velden in de schijven van spiraalstelsels. De onderzoekers denken dat het magnetische veld wordt gegenereerd door dynamowerking binnen het sterrenstelsel zelf en naar buiten spiraalt in de vorm van reusachtige magnetische lussen die loodrecht op de schijf staan. Aangenomen wordt dat magnetische velden zoals die nu in de halo van NGC 4631 verband houden met de magnetische velden zoals die in de ruimte tussen de verschillende sterrenstelsels zijn waargenomen. Het ontstaan van deze intergalactische velden is tot nu toe onbegrepen. (EE)
→ Giant magnetic ropes in the outskirts of a spiral galaxy

26 november 2019
Ook een team van Chinese astronomen heeft nu aanwijzingen gevonden voor het bestaan van kleine sterrenstelsels die weinig of geen donkere materie bevatten. Het bestaan van zulke stelsels is opmerkelijk, omdat donkere materie volgens het meest gangbare kosmologische model juist het fundament zou zijn voor de vorming van sterrenstelsels (Nature Astronomy, 25 november). Verreweg de meeste dwergstelsels bevatten normale hoeveelheden donkere materie. Maar blijkbaar zijn er uitzonderingen, zoals eerder ook al bleek uit onderzoek door de Nederlander Pieter van Dokkum en door een team van het Kapteyn Instituut van de Rijksunversiteit Groningen. Met de ontdekking van 19 dwergstelsels die een tekort aan donkere materie laten zien, doen de Chinese astronomen daar nu nog een flinke schep bovenop. Opvallend genoeg bevinden 14 van deze stelsels zich niet in de omgeving van andere groepen van sterrenstelsels. Bij deze kan het ontbreken van donkere materie dus niet worden toegeschreven aan interacties met andere sterrenstelsels – een veel gesuggereerde verklaring voor een tekort aan donkere materie. Een andere mogelijkheid is dat de afwijkende stelsels niet zo zeer een gebrek aan donkere materie hebben, als wel een overdaad aan normale materie. Maar ook dat vraagt dan weer om een verklaring. (EE)
→ 19 more galaxies mysteriously missing dark matter have been found

20 november 2019
Op 14 januari 2019 vond in een sterrenstelsel op 4,5 miljard lichtjaar afstand een hevige uitbarsting van gammastraling plaats – een zogeheten gammaflits. Het verschijnsel werd voor het eerst opgemerkt door de satellieten Swift en Fermi, maar nog geen minuut later waren ook de twee MAGIC-telescopen op het Canarische eiland La Palma op het kortstondige verschijnsel gericht. Daarmee zijn (indirect) de meest energierijke gammafotonen gemeten die ooit bij een gammaflits zijn gedetecteerd (Nature, 21 november). Aangenomen wordt dat gammaflitsen het gevolg zijn van het ineenstorten van zware sterren of het samensmelten van neutronensterren. Ze beginnen met een heel intense flits van gammastraling die een fractie van een seconde tot honderd seconden kan duren. Vervolgens gloeit het object nog enige tijd na op minder energierijke golflengten. Uit een nauwkeurige analyse blijkt dat de MAGIC-telescopen aan het begin van die nagloeifase fotonen (‘lichtdeeltjes’) hebben geregistreerd met energieën in het teraelektronvolt-bereik (TeV). Dat wil zeggen: straling met een biljoen keer zoveel energie als zichtbaar licht. Daarmee was gammaflits GRB 190114C (eventjes) de helderste bron van TeV-fotonen die ooit is waargenomen. Dat bij gammaflitsen zulk energierijke straling kan vrijkomen was theoretisch al voorspeld, maar de detectie ervan was tot nu toe niet gelukt. De ’normale’, minder energierijke gammastraling die bij een gammaflits vrijkomt, wordt uitgezonden door elektronen die langs magnetische veldlijnen spiralen. Deze zogeheten synchrotronstraling kan de hoge energieën van de nu waargenomen TeV-fotonen echter niet evenaren. De verklaring voor de record-energierijke fotonen wordt gezocht bij het zogeheten inverse comptonproces. Daarbij krijgen fotonen extra veel energie doordat ze in botsing komen met snel bewegende elektronen. De afkorting MAGIC staat voor Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov. Gammastraling is niet rechtstreeks waarneembaar vanaf het aardoppervlak, maar veroorzaakt bij het betreden van de aardatmosfeer wel ‘regens’ van geladen deeltjes. Deze deeltjes zenden op hun beurt weer zwak licht uit (Tsjerenkovstraling) dat wél waarneembaar is met de MAGIC-telescopen. Uit de eigenschappen van dat licht kan worden afgeleid hoe energierijk de binnenkomende gammastraling was. (EE)
→ Gamma-ray bursts with a high radiant power

19 november 2019
Astronomen hebben een aanwijzing gevonden dat bij de supernova-explosie die in 1987 in de Grote Magelhaense Wolk te zien was een neutronenster is gevormd. Bij de explosie, die de aanduiding SN1987A kreeg, stortte de kern van een massarijke ster ineen en werden diens buitenste lagen de ruimte in geblazen. Ruim dertig jaar na dato is nog steeds niet helemaal duidelijk wat er van die ingestorte kern is geworden. Hij is namelijk gehuld in een dichte wolk van kosmisch stof die het object op vrijwel alle golflengten aan het zicht onttrekt. Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een opstelling van 66 radiotelescopen in het noorden van Chili, is nu ontdekt dat een deel van de stofwolk helderder en warmer is dan zijn omgeving. Dat deel bevindt zich op de plek waar de vermoedelijk tot neutronenster ineengestorte kern van de ster zich zou moeten bevinden (The Astrophysical Journal, 19 november). Of zich daar ook echt een neutronenster schuilhoudt zal in de loop van de komende decennia duidelijk worden. De stofwolk zal namelijk geleidelijk oplossen en daarbij zijn geheim prijs te geven. Volgens de astronomen is de kans het grootst dat er dan een neutronenster opduikt. Maar de warme plek in de stofwolk zou eventueel ook het gevolg kunnen zijn van radioactieve vervalprocessen of van de jets (stralingsbundels) van een zwart gat. (EE)
→ Scientists find evidence of missing neutron star

16 november 2019
De richting waarin een sterrenstelsel draait is afhankelijk van zijn massa, zo blijkt uit nieuw onderzoek onder leiding van Joss Bland-Hawthorn van de universiteit van Sydney. De astronomen hebben 1418 sterrenstelsels bekeken en onderzocht hoe deze roteren in relatie tot het meest nabije filament – een onderdeel van het zogeheten kosmische web. Filamenten zijn kolossale draadachtige structuren, bestaande uit enorme hoeveelheden massa in de vorm van sterrenstelsels, gas en – zoals modelberekeningen laten zien – vooral donkere materie. Ze kunnen wel 500 miljoen lichtjaar lang zijn, maar zijn doorgaans niet breder dan 20 miljoen lichtjaar. Bij het onderzoek is gebruik gemaakt van de Sydney-AAO Multi-object Integral-field spectrograph (SAMI), die gekoppeld is aan de Anglo-Australian Telescope (AAT) in het zuidoosten van Australië. De SAMI-gegevens laten zien dat kleinere sterrenstelsels veelal evenwijdig aan het meest nabije filament roteren, terwijl massarijke stelsels juist haaks daarop draaien. De draairichting verandert van de eerste naar de tweede toestand zodra de stelsels met soortgenoten botsen en met deze samensmelten. Ons eigen Melkweg behoort trouwens tot de wat lichtere stelsels en zijn draaiing is nog in lijn met het meest nabije kosmische filament. (EE)
→ Spin doctors: Astrophysicists find when galaxies rotate, size matters

6 november 2019
Onderzoek onder leiding van Jeremy Lim en Emily Wong van de universiteit van Hong Kong heeft een verrassende ontdekking opgeleverd over de oorsprong van zogeheten bolhopen – compacte, bolvormige verzamelingen van miljoenen sterren. Aangenomen werd dat alle bolhopen vrij kort na de oerknal zijn gevormd. Dat zou gelijktijdig met of zelfs iets vóór de vorming de eerste sterrenstelsels zijn gebeurd. Sindsdien zouden de bolhopen nauwelijks zijn veranderd, behalve dan dat hun sterren inmiddels veel ouder zijn geworden. Hierdoor zijn veel bolhopen relatief rood van kleur. Rond ons eigen Melkwegstelsel zwermen ongeveer 150 van die bolhopen, maar rond grotere sterrenstelsels zijn dat er meer. De grootste aantallen bolhopen, tien tot twintig duizend, zijn te vinden rond de elliptische reuzenstelsels in de centra van clusters. Clusters bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels die door de zwaartekracht bijeen worden gehouden. Maar het overgrote deel van hun massa bestaat uit heet gas dat de ruimte tussen de stelsels vult. Aan de hand van gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop hebben Lim en zijn team ontdekt dat de bolhopen rond het grote sterrenstelsel in het centrum van de 240 miljoen lichtjaar verre Perseus-cluster lang niet allemaal superoud zijn. Een paar duizend ervan lijken pas in de loop van de laatste miljard jaar te zijn ontstaan. De ‘jonge’ bolhopen zijn geboren in een complex netwerk van filamenten van afgekoeld gas, dat vanuit de omgeving naar het clustercentrum toe is gestroomd. De ontdekking kan een aantal raadselachtige aspecten van de bolhopen rond reuzenstelsels verklaren. Op de eerste plaats zijn dat hun enorme aantallen: blijkbaar zijn die voor een belangrijk deel te danken aan de enorme voorraad clustergas. Ook is nu duidelijk waarom de bolhopen rond reuzenstelsels zulke uiteenlopende kleuren vertonen: het blijkt te gaan om een mix van jonge (blauwe) en oude (rode) sterrenhopen. De onafgebroken vorming van bolvormige sterrenhopen kan ook de enorme omvang van de sterrenstelsels in de clustercentra verklaren. De zwaarste bolhopen hebben een lange levensduur, maar hun lichtere soortgenoten worden naar verwachting aan flarden getrokken door het sterrenstelsel waar ze omheen cirkelen. Hun sterren voegen zich vervolgens bij het centrale stelsel, dat hierdoor in omvang toeneemt. (EE)
→ HKU astronomy research team unveils one origin of globular clusters around giant galaxies

31 oktober 2019
Astronomen hebben geconstateerd dat een sterrenstelsel op 5 miljard lichtjaar afstand een dubbele wind van gas de ruimte in blaast. De ontdekking bevestigt het vermoeden dat sterrenstelsels een belangrijke rol spelen bij de totstandkoming van het zogeheten circumgalactische medium (Nature, 31 oktober). Verreweg het meeste gas in het heelal bevindt zich niet in sterrenstelsels, maar juist in de ruimte daarbuiten. Dat is niet alleen het geval bij stelsels die recent bij botsingen betrokken zijn geweest, zoals het nu onderzochte stelsel Makani, maar ook bij relatief rustige exemplaren. De oorzaak van de hevige wind van Makani zijn de vele nieuwe sterren die dit stelsel rijk is. Makani is namelijk het resultaat van een botsing tussen twee kleinere sterrenstelsels. Bij zo’n botsing wordt het aanwezige gas in beroering gebracht en samengedrukt. Dat resulteert in een ‘starburst’ – een geboortegolf van sterren. Al die sterren produceren hun eigen sterrenwind, een uitstroom van gas. En sommige eindigen hun bestaan met een supernova-explosie, wat ook aan de ‘wind’ van Makani bijdraagt. Met behulp van een van de nieuwste instrumenten van de Keck-telescoop op Hawaï – de Keck Cosmic Web Imager (KCWI) – en beelden van de Hubble-ruimtetelescoop en de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili hebben astronomen nu vastgesteld dat Makani tweemaal flinke hoeveelheden gas heeft uitgestoten. De ene uitstoot bestaat uit snel bewegend gas dat slechts een paar miljoen jaar geleden is ‘gelanceerd’, de andere is honderden miljoenen jaren eerder ontstaan en is inmiddels flink afgeremd. Tezamen vormen de beide uitstromen een zandlopervormige nevel zoals die ook bij andere sterrenstelsels te zien is. Maar de wind van Makani heeft een veel grotere reikwijdte: tot op een afstand van meer dan 300.000 lichtjaar is gas te zien. Ongeveer tien procent van de zichtbare massa van het stelsel is met snelheden van duizenden kilometers per seconde de ruimte in geblazen. (EE)
→ Astronomers Catch Wind Rushing Out Of Galaxy

31 oktober 2019
Er is opnieuw een duidelijke aanwijzing gevonden dat de eerste sterren in het heelal al heel vroeg zijn ontstaan. Een team onder leiding van Eduardo Bañados van het Max-Planck-Institut für Astronomie heeft een gaswolk op bijna 13 miljard lichtjaar afstand ontdekt die allerlei chemische elementen zwaarder dan helium bevat. Dat betekent dat de vorming van sterren en sterrenstelsels al tijdens de eerste honderden miljoenen jaren na de oerknal op gang kwam (The Astrophysical Journal, 31 oktober). De gaswolk is bij toeval ontdekt tijdens waarnemingen van een quasar – de extreem heldere kern van een ver sterrenstelsel. De astronomen ontdekten dat het lichtspectrum van deze quasar er nogal merkwaardig uitzag. Daaruit leidden ze af dat het quasarlicht onderweg door een iets nabijer gelegen gaswolk was gegaan. Daarbij heeft de gaswolk donkere absorptielijnen in het spectrum van de quasar achtergelaten. En dit patroon van absorptielijnen bevat informatie over de chemische samenstelling, temperatuur, dichtheid en zelfs de afstand van de gaswolk. In het spectrum van de gaswolk zijn sporen van diverse chemische elementen te zien, waaronder koolstof, zuurstof, ijzer en magnesium. De hoeveelheden daarvan zijn weliswaar 800 keer zo klein als in de atmosfeer van onze zon, maar hun onderlinge verhoudingen lijken wel op die van gaswolken die nu nog in de ruimte tussen de sterrenstelsels te vinden zijn. De chemische verrijking van het gas in het heelal is veroorzaakt door opeenvolgende generaties van sterren. Door middel van kernfusie zetten sterren waterstof en helium om in zwaardere elementen. Dit materiaal wordt bij supernova-explosies over de ruimte, en het daarin aanwezige gas, verspreid. De samenstelling van de verre gaswolk kan echter niet zijn veroorzaakt door de allereerste generatie van sterren, die verwarrend genoeg ‘Populatie III’ wordt genoemd. Anders dan alle latere generaties van sterren bevatten deze sterren bij hun ontstaan namelijk alleen waterstof en helium – de enige elementen die bij de oerknal zijn gevormd. Het materiaal dat deze ‘oersterren’ bij hun uiteindelijke supernova-explosies verspreidden had daardoor ook een andere samenstelling dan dat van hun opvolgers. Het feit dat de gaswolk zware elementen in de ’moderne’ verhoudingen vertoont, toont aan dat de chemische sporen van Populatie III al zijn uitgewist door die van latere generaties van sterren. En dat betekent dat er maar weinig tijd kan hebben gezeten tussen de oerknal en het ontstaan van de eerste generatie van sterren. (EE)
→ Ancient gas cloud shows that the first stars must have formed very quickly

29 oktober 2019
Een team van voornamelijk Italiaanse astronomen heeft ontdekt dat de ultraheldere röntgenpulsar ULX-1 in het 55 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 5907 is omgeven door een 600 lichtjaar grote wolk van heet plasma. Volgens de astronomen is deze mogelijk veroorzaakt door een ‘wind’ van deeltjes die afkomstig is van ULX-1. Als dat inderdaad zo is, heeft deze rondtollende neutronenster een hoeveelheid energie in zijn omgeving gepompt die overeenkomt met honderd supernova-explosies (Nature Astronomy, 28 oktober). ULX-1 behoort tot de zogeheten röntgendubbelsterren. Deze objecten bestaan uit een compact object (een zwart gat of een neutronenster) en een normale ster die als ‘donor’ fungeert. Deze laatste verliest materie, die vervolgens wordt ingevangen door zijn compacte begeleider. Bij dit zogeheten accretieproces ontstaan röntgenstraling, deeltjeswinden en soms ook relativistische jets – energierijke deeltjes die in bundels worden weggeschoten. De totale hoeveelheid energie die daarbij vrijkomt is evenredig met de massa van het compacte object. Het vermoeden bestond dan ook dat de helderste röntgendubbelsterren een zwart gat bevatten – die hebben immers de meeste massa. De laatste jaren zijn echter ook ultraheldere röntgenbronnen ontdekt die een neutronenster als ‘aantrekker’ hebben. Ook van de winden en jets van röntgendubbelsterren werd aangenomen dat deze bij zwarte gaten het hevigst zouden zijn. De waarnemingen van ULX-1 lijken er nu echter op te wijzen dat een neutronenster ook in dit opzicht net zoveel energie kan genereren als een zwart gat. De hoeveelheid energie die zo’n compact object genereert kan worden afgeleid uit de hevigheid waarmee zijn snelle wind of jet in botsing komt met gas in de interstellaire ruimte. Bij deze botsing ontstaat een schokgolf van heet gas die met hoge snelheid uitdijt. Met de Amerikaanse ruimtetelescoop Chandra is nu de temperatuur van dat gas gemeten, en die meting wijst erop dat de schokgolf van ULX-1 een snelheid van 1000 kilometer per seconde heeft. In combinatie met de omvang van de bel van röntgenstraling rond het object volgt daaruit dat laatstgenoemde al ongeveer 70.000 jaar grote hoeveelheden energie genereert. Dat de energieproducent van ULX-1 een neutronenster is, staat wel vast. Maar over de aard van de bel van röntgenstraling rond dit object bestaat nog enige twijfel. Een (minder waarschijnlijke) alternatieve verklaring is dat de omvangrijke röntgenemissie wordt veroorzaakt door de verstrooiing van fotonen in een wolk van stof rond de neutronenster. Om daar uitsluitsel over te krijgen zal ULX-1 ook op zichtbare en andere golflengten moeten worden waargenomen. (EE)
→ A pulsar’s shocking power

23 oktober 2019
Voor het eerst is in de ruimte een vers geproduceerd zwaar element, strontium, gedetecteerd na de samensmelting van twee neutronensterren. Deze ontdekking is gedaan met de X-shooter-spectrograaf van ESO’s Very Large Telescope en vandaag gepubliceerd in Nature. De detectie bevestigt dat de zwaardere elementen in het heelal bij botsingen tussen neutronensterren kunnen ontstaan. In 2017, na de detectie van zwaartekrachtsgolven die de aarde passeerden, richtte ESO haar telescopen in Chili, waaronder de VLT, op de bron: twee samensmeltende neutronensterren die de aanduiding GW170817 kregen. Astronomen vermoedden dat als bij zo’n botsing zwaardere elementen werden gevormd, de signaturen daarvan te detecteren zouden zijn in de ‘kilonova’ – de explosieve nasleep van de samensmelting. Dat is wat een team van Europese onderzoekers nu is gelukt met behulp van gegevens van het X-shooter-instrument. Na de detectie van GW170817 begon ESO-telescopen de aanzwellende kilonova-explosie op allerlei golflengten te observeren. Daarbij registreerde X-shooter een reeks spectra in het ultraviolet tot nabij-infrarood. Bij een eerste analyse van deze spectra werden al aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid van zware elementen in de kilonova, maar tot nu toe konden astronomen geen specifieke elementen herkennen. Door de gegevens uit 2017 nog eens nauwkeurig te analyseren, hebben astronomen nu vastgesteld dat zich bij de explosie het zware element strontium heeft gevormd. Op aarde komt strontium van nature in de bodem voor, en concentraties ervan zijn in bepaalde mineralen terug te vinden. Strontiumzouten worden gebruikt om siervuurwerk een helderrode kleur te geven. Elementen zoals strontium worden gevormd door een proces dat ‘snelle neutronenvangst’ wordt genoemd. Dat is een proces waarbij een atoomkern snel genoeg neutronen invangt om de vorming van zeer zware elementen mogelijk te maken. Veel elementen worden in de kernen van sterren aangemaakt, maar de vorming van elementen zwaarder dan ijzer, waaronder dus ook strontium, vereist een nóg hetere omgeving waar veel vrije neutronen zijn. (EE)
→ Volledig persbericht

23 oktober 2019
Een internationaal team van astronomen, onder wie de Nederlander Ivo Labbé, is bij toeval gestuit op een groot sterrenstelsel in het vroege heelal. De ontdekking is gedaan met de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in het noorden van Chili (The Astrophysical Journal, 22 oktober). Het naar schatting 12,5 miljard lichtjaar verre stelsel werd ontdekt bij een waarnemingen van sterrenstelsels die dichterbij staan. Op de ALMA-opnamen was een vage vlek te zien, op een plek waar op andere golflengten helemaal geen sterrenstelsel te bekennen was. Dat was een aanwijzing dat het object heel ver weg was en schuilging achter wolken van stof. De door ALMA waargenomen straling is waarschijnlijk afkomstig van de warme gloed van stofdeeltjes die door sterren diep in het inwendige van een jong sterrenstelsels zijn opgewarmd. Het vele stof onttrekt deze sterren aan het zicht. De astronomen vermoeden dat het sterrenstelsel ongeveer net zoveel sterren heeft als onze Melkweg, maar het is nog lang niet volgroeid. Er komen jaarlijks nog ruwweg 300 zonsmassa’s aan nieuwe sterren bij. De nieuwe ontdekking kan een vraagstuk helpen oplossen waar astronomen al een tijdje mee worstelen. Sommige van de grootste sterrenstelsels in het jonge heelal lijken heel snel te zijn gegroeid, wat in strijd is met theoretische voorspellingen. Nog vreemder is dat deze volwassen sterrenstelsels vrij plotseling zijn opgedoken, op een moment dat het heelal nog maar tien procent van zijn huidige leeftijd had bereikt. Met ALMA is het nu gelukt om zo’n sterrenstelsel te betrappen terwijl het met zijn groeispurt bezig is. De grote vraag is hoe talrijk sterrenstelsels als deze zijn. Bij het nieuwe onderzoek is een hemelgebiedje verkend dat honderd keer zo klein is als de volle maan. Dat hier een ver, groot en stofrijk sterrenstelsel is aangetroffen kan toeval zijn, maar aannemelijker is dat sterrenstelsels als deze heel talrijk waren in het vroege heelal. Het wachten is nu op de James Webb Space Telescope, die in maart 2021 gelanceerd moet worden. Dit instrument kan door de stofsluiers van de verre sterrenstelsels heen kijken. Pas dan zal echt duidelijk worden hoe groot ze zijn en hoe snel ze groeien. (EE)
→ Cosmic Yeti from the Dawn of the Universe Found Lurking in Dust

21 oktober 2019
Bij nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen een ontdekking gedaan die zou kunnen verklaren waarom er al vroeg in de geschiedenis van het heelal superzware zwarte gaten bestonden. Tegengestelde gasstromen, zoals die zijn waargenomen in het hart van het sterrenstelsel NGC 1068, zouden weleens de sleutel kunnen zijn (The Astrophysical Journal Letters, 20 oktober). In het centrum van NGC 1068 bevindt zich een superzwaar zwart gat dat wordt gevoed vanuit een dunne, ronddraaiende schijf van gas en stof – een zogeheten accretieschijf. Een team van onderzoekers onder leiding van Violette Impellizzeri van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) heeft ALMA gebruikt om in te zoomen op deze gasschijf. Tot hun verrassing ontdekten ze daarbij dat de schijf uit twee delen bestaat. Het binnenste deel heeft een middellijn van 2 tot 4 lichtjaar en volgt de rotatie van het sterrenstelsel. Het buitenste meet 4 tot 22 lichtjaar en draait in tegengestelde richting. Volgens de astronomen betekent dit dat de gasstroom rond het zwarte gat om de een of andere reden verstoord is geraakt. De meest voor de hand liggende oorzaak is dat er een grote aanvoer van in tegengestelde richting stromend gas heeft plaatsgevonden, bijvoorbeeld vanuit een klein sterrenstelsel dat door NGC 1068 is ingevangen. Op dit moment is de toestand van deze schijf stabiel. Maar daarin zal verandering komen zodra er materiaal vanuit het buitenste deel van de schijf naar binnen toe ‘valt’. De beide gasstromen komen dan met elkaar in botsing, waarna de beide schijven in elkaar zakken en er grote hoeveelheden moleculair gas met hoge snelheid naar het zwarte gat toe stromen. Het kan overigens nog wel honderdduizenden jaren gaan duren voordat het zover is. Superzware zwarte gaten bestonden al toen het heelal nog maar een miljard jaar oud was. Hoe deze uitzonderlijke objecten, met massa’s die kunnen oplopen tot miljarden zonsmassa’s, zo snel zoveel materie hebben kunnen verzamelen is een van de grote vraagstukken in de astronomie. De nieuwe ALMA-waarnemingen van NGC 1068 bieden een mogelijke verklaring: wellicht hebben tegengesteld roterende gasstromen aan dit snelle vormingsproces bijgedragen. (EE)
→ Going Against the Flow Around a Supermassive Black Hole

19 oktober 2019
Waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop hebben bevestigd dat het diffuse sterrenstelsel NGC 1052-DF4 (of kortweg DF4) weinig of geen donkere materie bevat (arXiv, 16 oktober). De grote vraag is nu hoe dergelijke sterrenstelsels zijn ontstaan. De nieuwe Hubble-waarnemingen zijn gebruikt om de afstand tot DF4 nauwkeurig te kunnen bepalen. Met behulp van de ruimtetelescoop zijn de helderste rode reuzensterren in het sterrenstelsel opgespoord. Deze sterren kunnen worden gebruikt als ‘standaardkaarsen’, wat wil zeggen dat ze een voorspelbare absolute helderheid hebben. Uit hun schijnbare helderheid – de helderheid zoals we die vanaf de aarde waarnemen – kan daardoor rechtstreeks hun afstand worden berekend. Uit de resultaten concludeert een team van astronomen, onder wie Shany Danieli en Pieter van Dokkum van de Yale Universiteit, dat DF4 ongeveer 61 miljoen lichtjaar van ons verwijderd is. Dat ontkracht de bevindingen van een ander team, onder leiding van Ignacio Trujillo van het Instituto de Astrofísica de Canarias, dat meende dat DF4 veel dichterbij is. Dat laatste zou dan betekenen dat het stelsel toch een normale hoeveelheid donkere materie bevat. In 2018 ontdekten Van Dokkum en zijn team al een ander sterrenstelsel, DF2, dat eveneens een gebrek aan donkere materie vertoont. Dat werd afgeleid uit de trage snelheden waarmee sterren(hopen) om het centrum van het stelsel cirkelen. Omdat verondersteld wordt dat ongeveer 85 procent van alle materie in het heelal uit donkere materie bestaat, was dat nogal verbazingwekkend. Inmiddels staan Van Dokkum en collega’s niet meer alleen. Eind september maakte een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Pavel Mancera Piña (Rijksuniversiteit Groningen en ASTRON) de ontdekking bekend van zes lichtzwakke sterrenstelsels die óók amper donkere materie lijken te bevatten. Als deze onderzoeksresultaten standhouden, zou dat betekenen dat er aan het ontstaan van sommige sterrenstelsels geen grote hoeveelheden donkere materie te pas zijn gekomen. Het begint erop te lijken dat er in het vroege heelal ook wolken van normaal gas bestonden die van zichzelf al voldoende dichtheid hadden om sterren te kunnen vormen. Maar de discussie hierover is vast nog niet ten einde. (EE)
→ Hubble reveals that galaxies without dark matter really exist

18 oktober 2019
Nieuw onderzoek laat zien dat de meest massarijke spiraalstelsels in het heelal sneller ronddraaien dan verwacht. Onze Melkweg, een gemiddeld spiraalstelsel, heeft ter plaatse van onze zon een rotatiesnelheid van 210 kilometer per seconde. Bij een ‘superspiraal’ is deze snelheid bijna drie keer zo hoog. Superspiralen zijn in bijna alle opzichten uitzonderlijk. Ze hebben niet alleen veel meer massa dan de Melkweg, maar zijn ook groter en helderder. De allergrootste hebben een middellijn van 450.000 lichtjaar – ruim vier keer de Melkweg. Van deze reuzen zijn tot nu toe pas een stuk of honderd bekend. Bekend was al dat spiraalstelsels sneller roteren naarmate ze meer massa bevatten in de vorm van zichtbare materie (sterren en gas). Op zich is het dus niet verbazingwekkend dat superspiralen sneller ronddraaien dan de Melkweg. Maar ze roteren aanzienlijk sneller dan je op grond van hun massa aan sterren en gas zou mogen verwachten. Vermoed wordt dat dit komt doordat de superspiralen omgeven zijn door kolossale halo’s van donkere materie. Het feit dat superspiralen zich niet houden aan het gebruikelijke verband tussen de rotatiesnelheid en hoeveelheid zichtbare materie is een tegenslag voor een bekende alternatieve zwaartekrachtstheorie, de Modified Newtonian Dynamics of MOND. Volgens deze theorie is de zwaartekracht op de schalen van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels groter dan de theorieën van Newton en Einstein voorspellen. MOND is ontworpen om de gebruikelijke relatie tussen massa en rotatie van spiraalstelsels te reproduceren, maar kan niet overweg met buitenbeentjes zoals de superspiralen. De kolossale halo’s die de superspiralen omgeven lijken overigens niet alleen van invloed te zijn op hun rotatie. De zwaarste spiraalstelsels zijn onderbedeeld als het om sterren gaat. Dat suggereert dat de enorme hoeveelheid donkere materie ook van invloed is op de stervorming. Dat zou een gevolg van de snelle rotatie van de stelsels kunnen zijn: die zou de samentrekking van gaswolken tot sterren kunnen bemoeilijken. (EE)
→ Super Spirals Spin Super Fast

14 oktober 2019
Door een enorme cluster van sterrenstelsels als ‘röntgenloep’ te gebruiken, hebben astronomen bijna 9,4 miljard jaar terug kunnen kijken in de tijd. Daarbij hebben ze een piepklein sterrenstelsel ontdekt dat in hoog tempo bezig is om nieuwe sterren te produceren (Nature Astronomy, 14 oktober). Het is niet voor het eerst dat astronomen dankzij de vergrotende werking van een sterk zwaartekrachtveld diep het heelal in hebben gekeken. Maar tot nu toe gebeurde dat op optische golflengten – in zichtbaar licht dus. Nu is dat voor het eerst op röntgengolflengten gebeurd. Het sterrenstelsel dat ze hebben ontdekt is ongeveer 10.000 keer zo klein als onze Melkweg en is bezig met de productie van zijn eerste sterren. Het gaat om zeer massarijke sterren, die naar kosmische maatstaven snel opbranden. Deze sterren zijn een sterke bron van hoogenergetische röntgenstraling, die de astronomen als een heldere boog hebben waargenomen. Bij hun ontdekking hebben astronomen gebruik gemaakt van gegevens van de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra, die meer dan een maand lang op de zogeheten Phoenix-cluster was gericht. Ook optische en infrarood-opnamen, gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop en de Magellan-telescoop in Chili, zijn gebruikt. Met behulp van al deze opnamen heeft het onderzoeksteam een model gemaakt van de lenswerking van het zwaartekrachtsveld van de cluster. Aan de hand van dit model konden de onderzoekers precies vaststellen hoeveel röntgenstraling van de cluster zelf afkomstig was, en deze van de Chandra-gegevens aftrekken. Wat resteerde was de zwakke röntgensignatuur van een ver dwergsterrenstelsel. Het beeld van dit kleine sterrenstelsel is door het zwaartekrachtlenseffect van de Phoenix-cluster met ongeveer een factor zestig versterkt. (EE)
→ Astronomers Use Giant Galaxy Cluster as X-Ray Magnifying Lens

3 oktober 2019
Een team van Japanse en Britse astronomen heeft, met behulp van het MUSE-instrument van de Europese Very Large Telescope (VLT), ontdekt dat de sterrenstelsels van een verre, jonge cluster onderling verbonden zijn door een netwerk van zeer lange filamenten. Deze strekken zich uit over afstanden van meer dan 3 miljoen lichtjaar en voeren de ‘brandstof’ aan die nodig is voor de vorming van nieuwe sterren en de groei van superzware zwarte gaten (Science, 4 oktober). Het onderzoek was gericht op SSA22, een massarijke proto-cluster van sterrenstelsels op ongeveer 12 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeelden Waterman. Daarmee behoort deze structuur tot de jongste in zijn soort. Ooit dachten astronomen dat zich in het heelal eerst sterrenstelsels hebben gevormd, die zich pas later in clusters hebben verzameld. Maar inmiddels wordt aangenomen dat het kosmische web – het massarijke ‘geraamte’ van het heelal – aan de basis van alles staat. Op plaatsen waar meerdere draden of filamenten van dit web elkaar kruisten, verzamelde zich zo veel materie dat zich grote clusters van sterrenstelsels konden vormen. Geheel in overeenstemming met dit scenario hebben de astronomen ontdekt dat op de knooppunten van de enorme filamenten die zij hebben opgespoord actieve galactische kernen – superzware zwarte gaten die materie uit hun omgeving aantrekken – en ‘starburst-stelsels’ te vinden zijn – sterrenstelsels die in hoog tempo nieuwe sterren produceren. De posities van deze objecten zijn bepaald met de ALMA-radiotelescoop, die net als de VLT in het noorden van Chili staat. De waarnemingen – de eerste die de volle omvang van de filamenten laten zien – zijn gebaseerd op de detectie van zogeheten Lyman-alfa-straling. Dat is ultraviolette straling die wordt opgewekt wanneer neutraal waterstofgas door invloeden van buitenaf wordt geïoniseerd en terugvalt naar zijn grondtoestand. De waargenomen uv-straling is te intens om afkomstig te zijn van de ultraviolette achtergrondstraling van het heelal. Berekeningen wijzen erop dat de sterke straling waarschijnlijk afkomstig is van grote aantallen jonge sterren, en van zwarte gaten die omgeven zijn door hete materie. Dat is een sterke aanwijzing dat er, onder invloed van de zwaartekracht, gas langs de filamenten naar de verschillende sterrenstelsels toe stroomt. Via deze ‘kosmische navelstrengen’ kunnen deze stelsels hun grote stervormingsactiviteit in stand houden en worden hun centrale zwarte gaten van materie voorzien. (EE)
→ Massive filaments fuel the growth of galaxies and supermassive black holes

2 oktober 2019
Astronomen hebben een stukje kannibalistisch verleden van het Andromedastelsel (M31), de grote buur van de Melkweg, gereconstrueerd. Daaruit blijkt dat dit stelsel diverse kleinere soortgenoten heeft opgeslokt, voor het laatste enkele miljarden jaren geleden. Van deze stelsels zijn nog herkenbare restanten terug te vinden in de vorm van tientallen bolvormige sterrenhopen. Ook zijn zwakke sporen ontdekt van dwergstelsels die al veel eerder – mogelijk 10 miljard jaar geleden – door het Andromedastelsel zijn opgenomen (Nature, 3 oktober). M31 heeft een veel grotere en complexere halo – de aanduiding voor het min of meer bolvormige ijle buitengebied van een sterrenstelsel – dan onze Melkweg. Dat wijst erop dat dit stelsel veel meer, en mogelijk ook grotere, soortgenoten heeft opgeslokt dan het onze. De astronomen hebben, in het kader van de Pan-Andromeda Archaeological Survey, compacte groepen sterren in deze halo onderzocht die bolvormige sterrenhopen worden genoemd. Een analyse van hun waarnemingen, gebaseerd op modelberekeningen, laat zien dat de sterrenhopen uit minstens twee verschillende populaties bestaan. De beide populaties draaien met verschillende snelheden (op grote afstanden) om het centrum van M31. De beide families blijken niet in hetzelfde vlak om het centrum te draaien, maar bijna haaks op elkaar. Dat betekent dat de oorspronkelijke stelsels uit heel verschillende richtingen kwamen. De ene familie zou het restant kunnen zijn van een relatief groot sterrenstelsel dat ergens in de loop van de afgelopen 2 tot 3 miljard jaar is opgeslokt. De andere familie lijkt veel ouder en beweegt ruwweg in hetzelfde vlak als ongeveer de helft van alle dwergstelsels die nog om M31 heen cirkelen. Dat is verrassend omdat de baanvlakken van zulke satellietstelsels niet stabiel zijn: ze zijn onderhevig aan allerlei gravitationele verstoringen. Op het moment waarop het sterrenstelsel waaruit deze familie is voortgekomen werd opgeslokt bestond dit ‘voorkeursvlak’ dus nog niet. De astronomen denken dat deze toestand wel eens verband zou kunnen houden met het ‘kosmische web’ – het grote netwerk van filamenten van gas van waaruit de sterrenstelsels in ons heelal van materiaal zijn voorzien. Maar hoe de vork precies in de steel zit is nog volkomen onduidelijk. (EE)
→ The violent history of the big galaxy next door

2 oktober 2019
Op 22 september 2017 werd een zeer energierijk neutrino gedetecteerd door de IceCube-detector op Antarctica. Uitvoerig onderzoek liet zien dat het deeltje uit de richting kwam van het actieve sterrenstelsel TXS 0506+05. Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van Silke Britzen van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Duitsland, heeft nu ontdekt bij welk proces het bijna ongrijpbare deeltje is geproduceerd (Astronomy & Astrophysics, 2 oktober). Neutrino’s zijn vrijwel massaloze deeltjes die zich met bijna de snelheid van het licht voortplanten. De meeste neutrino’s die de aarde vanuit de ruimte bereiken zijn afkomstig van de zon, maar er zitten ook (energierijke) exemplaren tussen die van verder weg komen. Neutrino’s zijn heel lastig te detecteren: zelfs IceCube ‘ziet’ maar een geringe fractie van alles wat aan neutrino’s binnenkomt. De radioastronomen hebben tussen 2009 en 2018, dus zowel voor als na de aankomst van het neutrino, nauwkeurige waarnemingen van TXS 0506+056 gedaan. Ze denken dat het gedetecteerde deeltje, samen met ontelbare soortgenoten, is vrijgekomen bij een ‘botsing’ die zich afspeelde in het hart van het sterrenstelsel. TXS 0506+05 is een zogeheten blazar. Sterrenstelsels van dit type hebben een superzwaar zwart gat in hun centrum, dat materie uit zijn omgeving aantrekt. Bij dat proces komt niet alle materie in het zwarte gat terecht: een deel ervan wordt in de vorm van twee bundels van heet plasma terug de ruimte in geschoten. Een blazar fungeert dus als een kolossale deeltjesversneller. Doorgaans hebben deze plasmajets vrij baan, maar bij TXS 0506+056 lijkt dat anders te zijn. Op de een of andere manier komt het wegschietende materiaal soms in botsing met jetmateriaal dat eerder door dezelfde bron is uitgestoten. Het feit dat diens jets een sterke kromming vertonen versterkt dat vermoeden. Een andere mogelijkheid is dat er sprake is van een botsing tussen twee verschillende jets. In beide scenario’s zouden neutrino’s vrijkomen. Het botsingsscenario kan ook verklaren waarom van andere blazars tot nu toe geen neutrino’s zijn waargenomen. De productie van deze ongrijpbare deeltjes vereist de bijzondere omstandigheid dat jets elkaars wegen kruisen. (EE)
→ Neutrino Produced in a Cosmic Collider Far Away

27 september 2019
Astronomen hebben twaalf sterrenstelsels in het sterrenbeeld Walvis ontdekt die al ongeveer 13 miljard jaar bestaan. Tezamen vormen zij de vroegste ‘protocluster’ die ooit is ontdekt. De ontdekking wijst erop dat zulke samenscholingen van sterrenstelsels al bestonden toen het heelal nog maar 800 miljoen jaar oud was – 6 procent van zijn huidige leeftijd (The Astrophysical Journal, 30 september). In het huidige heelal bestaan clusters van duizenden sterrenstelsels, maar onduidelijk is hoe die zijn ontstaan. Om daar meer inzicht in te krijgen zoeken astronomen naar mogelijke voorgangers op grote afstanden. Deze protoclusters zijn compacte systemen van enkele tientallen sterrenstelsels waarvan het licht er miljarden jaren over heeft gedaan om ons te bereiken. De vorige recordhouder was de SDF-protocluster nabij het sterrenbeeld Haar van Bernice waarvan het licht 12,9 miljard jaar onderweg is geweest. In de nieuwe protocluster, die de aanduiding z660D heeft gekregen, staan de sterrenstelsels vijftien keer dichter bij elkaar dan normaal was voor die tijd. Een van de twaalf sterrenstelsels is een reusachtig object dat enorm veel gas bevat. Dat is een al in 2009 ontdekt sterrenstelsel dat Himiko wordt genoemd. Opvallend genoeg staat Himiko niet in het centrum van de protocluster, maar meer aan de rand, 500 miljoen lichtjaar verderop. Hoe dat kan, is onduidelijk. Bij ‘moderne’ clusters staat het meest massarijke sterrenstelsel wel in het centrum. Een andere verrassing is dat de protocluster in hoog tempo nieuwe sterren produceert – vijf keer zo snel als andere sterrenstelsels uit die periode. Waarschijnlijk komt dit doordat de cluster zo veel massa heeft, dat het gemakkelijk grote hoeveelheden gas uit de omgeving kan aantrekken. (EE)
→ Oldest Galaxy Protocluster forms "Queen's Court"

26 september 2019
Astronomen hebben voor het eerst waarnemingen gedaan van een snelle radioflits die door de halo van een sterrenstelsel heen ging. De heldere stoot radiostraling, die nog geen milliseconde duurde, passeerde de halo vrijwel onverstoord, wat erop wijst dat deze verrassend ijl is en geen sterk magnetisch veld heeft (Science, 27 september). De snelle radioflits, die de aanduiding FRB 181112 heeft gekregen, werd in november 2017 gedetecteerd met de Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) radiotelescoop. Dat de radiopulsen onderweg naar de aarde door de halo van een groot sterrenstelsel zijn gegaan bleek uit vervolgwaarnemingen met de Europese Very Large Telescope (VLT) en andere telescopen. Een galactische halo bevat zowel donkere als normale – of baryonische – materie. Deze laatste bestaat voornamelijk uit heet geïoniseerd gas. Waar het lichtgevende deel van een massarijk sterrenstelsel een middellijn van ruwweg 30.000 lichtjaar heeft, is zijn min of meer bolvormige halo tien keer zo groot. Halogas dat naar het centrum van het sterrenstelsel toe valt, dient als grondstof voor de vorming van sterren. Andere processen, zoals supernova-explosies, bewerkstelligen het tegenovergestelde: ze blazen materiaal uit stervormingsgebieden de galactische halo in. Een van de redenen waarom astronomen het halogas willen onderzoeken, is om meer te weten te komen over dit uitstootproces, dat de stervorming geheel kan stilleggen. Het signaal van FRB 181112 bestond uit meerdere pulsen, die elk minder dan 40 microseconden duurden (10.000 keer korter dan een oogknippering). Dit gegeven legt een bovenlimiet op aan de dichtheid van het halogas, omdat de tocht door een dichter medium van invloed is op de duur van het radiosignaal. De astronomen hebben berekend dat de dichtheid van het halogas minder dan 0,1 atoom per kubieke centimeter moet zijn (vergelijkbaar met een paar honderd atomen in een volume ter grootte van een feestballon). Er zijn geen aanwijzingen gevonden dat er in het halogas turbulente wolken of compacte samenballingen van gas te vinden zijn. Wel kan uit het signaal van de snelle radioflits worden opgemaakt dat het magnetische veld in de halo erg zwak is: een miljard keer zwakker dan dat van een koelkastmagneet. Op basis van de resultaten van slechts één galactische halo kunnen de onderzoekers overigens niet zeggen of deze lage dichtheid en geringe magnetische veldsterkte uitzonderlijk zijn. Daartoe moeten de eigenschappen van veel meer galactische halo’s worden onderzocht. (EE)
→ Oorspronkelijk persbericht

26 september 2019
NASA-satelliet TESS, die eigenlijk tot taak heeft om exoplaneten op te sporen, heeft het nagloeien geregistreerd van een ster die door een superzwaar zwart gat aan flarden is getrokken. Het is niet voor het eerst dat zo’n ‘tidal disruption event’ of TDE is waargenomen, maar TESS was er wel vroeg bij (The Astrophysical Journal, 26 september). Astronomen denken dat er in het centrum van elk volwaardig sterrenstelsel een superzwaar zwart gat te vinden is – een object dat miljoenen of zelfs miljarden keer zo veel massa heeft als onze zon. Wanneer een ster te dicht in de buurt van zo’n kolos komt, wordt hij door de daarbij optredende getijdenkrachten aan flarden getrokken. Bij die gebeurtenis neemt de helderheid van de ster eerst sterk toe, om vervolgens geleidelijk af te nemen. Op 29 januari van dit jaar werd zo’n ‘TDE’ opgemerkt door een internationaal netwerk van telescopen dat de All-Sky Automated Survey for Supernovae of kortweg ASASSN wordt genoemd. Hierop werden diverse telescopen op aarde en in de ruimte op het verschijnsel gericht. Bij toeval speelde de gebeurtenis, die de aanduiding ASASSN-19bt kreeg, zich af in een hemelgebied dat vrijwel continu door TESS in de gaten wordt gehouden. Hierdoor kunnen astronomen nu beschikken over enkele maanden aan half-uurlijkse waarnemingen die teruggaan tot het begin van verschijnsel. In combinatie met waarnemingen die met andere telescopen op in de ruimte en op aarde zijn gedaan heeft dat een gedetailleerd beeld van het verloop van ASASSN-19bt opgeleverd. Uit de waarnemingen blijkt onder meer dat de gebeurtenis zich heeft afgespeeld in een sterrenstelsel dat jonger en stofrijker is dan de stelsels waarin eerdere TDE’s zijn waargenomen. Ook is vastgesteld dat voordat de verscheurde ster zijn maximale helderheid bereikte er een korte periode van afkoeling en afzwakking optrad. (EE)
→ Black hole shreds star

25 september 2019
Een internationaal team van sterrenkundigen onder leiding van Pavel Mancera Piña (Rijksuniversiteit Groningen en ASTRON) heeft zes lichtzwakke dwergsterrenstelsels ontdekt die amper donkere materie bevatten. Dat is bijzonder, want van de meeste lichtzwakke dwergsterrenstelsels wordt juist verwacht dat ze alleen door een grote hoeveelheid donkere materie bij elkaar gehouden kunnen worden. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in The Astrophysical Journal Letters. De sterrenkundigen gebruikten voor hun onderzoek de schotels van de Nederlandse Westerbork Synthese Radio Telescoop en die van de Amerikaanse Very Large Array. Ze keken naar zes lichtzwakke dwergsterrenstelsels op 240 miljoen lichtjaar tot 320 miljoen lichtjaar van ons vandaan. Dit soort sterrenstelsels was nog niet zo goed bestudeerd, omdat ze weinig licht geven. De naam dwergsterrenstelsel slaat bij deze groep op de lichtzwakte en niet op hun grootte. Ze zijn namelijk net zo groot als onze eigen Melkweg, maar bevatten veel minder sterren. Het heersende idee is dat zulke grote dwergstelsels alleen kunnen bestaan als ze door donkere materie bij elkaar worden gehouden. Na bestudering van de dwergstelsels bleek tot verrassing van de onderzoekers dat de zwakke dwergstelsels en hun omgeving geen donkere materie lijken te bevatten. Volgens de huidige theorieën zouden deze zes stelsels dan ook niet mogen bestaan. De onderzoekers poneren in hun wetenschappelijke publicatie enkele verklaringen voor het uitblijven van donkere materie, maar eigenlijk, zo zeggen ze zelf, hebben ze er nog geen goede verklaring voor. Eerder waren door een andere onderzoeksgroep ook twee sterrenstelsels ontdekt met weinig donkere materie. Van de zes nieuwe stelsels zijn veel meer details bekend.
→ Oorspronkelijk persbericht

16 september 2019
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Miroslava Dessauges-Zavadsky van de universiteit van Genève heeft ontdekt dat moleculaire gaswolken in verre sterrenstelsels andere eigenschappen hebben dan die in nabije stelsels (Nature Astronomy, 16 september). Stervorming vindt plaats in tientallen lichtjaren grote wolken van koel moleculair gas, die we in onze Melkweg en andere nabije sterrenstelsels goed kunnen waarnemen. Waarnemingen van moleculaire gaswolken in verre sterrenstelsels zijn echter heel schaars. Met behulp van de ALMA-radiotelescoop in het noorden van Chili zijn astronomen er nu echter in geslaagd om zeventien grote wolken van moleculair gas op te sporen in een sterrenstelsel op 8 miljard lichtjaar afstand. Dit stelsel, dat vanwege zijn vorm de Kosmische Slang wordt genoemd, ligt dankzij het zwaartekrachtlenseffect als het ware onder een kosmisch vergrootglas. Dat maakt het mogelijk om relatief kleine structuren in het stelsel te onderscheiden. De waarnemingen laten zien dat deze wolken aanzienlijk groter zijn dan hun soortgenoten in nabije stelsels en ruwweg honderd keer zoveel massa hebben. Ze hebben ook een veel hogere dichtheid en vertonen hevigere turbulenties, die bijdragen aan een snel en efficiënt stervormingsproces. De moleculaire gaswolken in nabije sterrenstelsels weten ongeveer vijf procent van hun massa in sterren om te zetten, die in verre stelsels dertig procent. Een en ander toont aan dat moleculaire gaswolken in de loop van de kosmische geschiedenis van karakter zijn veranderd. Volgens de auteurs wijst dat erop dat de eigenschappen van zulke wolken afhankelijk zijn van de omstandigheden in het sterrenstelsel waar ze deel van uitmaken. In verre (en dus jongere) sterrenstelsels resulteert dit in de vorming van reusachtige sterrenhopen die tot wel honderd keer zoveel sterren kunnen bevatten dan recent gevormde sterrenhopen. (EE)
→ The Stellar Nurseries of Distant Galaxies

10 september 2019
Met de bolvormige sterrenhopen in de Grote Magelhaense Wolk – een buurstelsel van de Melkweg – is iets merkwaardigs aan de hand. De jonge exemplaren zijn allemaal compact, terwijl de oude allerlei afmetingen kunnen hebben. Dit laatste wordt toegeschreven aan de onderlinge interacties tussen de honderdduizenden sterren waaruit de bolhoop bestaat. Deze interacties zorgen ervoor dat de zwaarste sterren geleidelijk naar het hart van de sterrenhoop zakken, terwijl de lichtere sterren ontsnappen. Uit waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop leiden Italiaanse astronomen af dat deze ‘dynamische evolutie’ inderdaad optreedt. Maar volgens hen is dat niet de reden waarom de jonge sterrenhopen in de Grote Magelhaense Wolk zo sterk verschillen van de oude. De astronomen schrijven het verschil toe aan het feit dat er in de Grote Magelhaense Wolk de afgelopen drie miljard jaar voornamelijk relatief massa-arme sterrenhopen zijn gevormd. Alleen de meest compacte daarvan zijn nog intact en waarneembaar. Minder compacte jonge bolhopen zouden inmiddels uiteen zijn gedreven (Nature Astronomy, 9 september). (EE)
→ Hubble Explores the Formation and Evolution of Star Clusters in the Large Magellanic Cloud

4 september 2019
Van quasars – de extreem heldere kernen van verre sterrenstelsels – wordt aangenomen dat ze hun energie ontlenen aan een superzwaar zwart gat dat gas uit zijn omgeving aantrekt. Voor het eerst zijn astronomen erin geslaagd om de versnelling van dat gas te meten (Nature, 4 september). Het gas dat door een superzwaar zwart gat wordt aangetrokken, verzamelt zich in eerste instantie in een accretieschijf – een kolkende massa van ziedend hete materie. Pas later stroomt die materie het zwarte gat in. Het toestromende gas kan niet rechtstreeks worden waargenomen. De straling ervan valt in het niet bij de extreme helderheid van de accretieschijf. Wel kunnen astronomen proberen om de gevolgen waar te nemen van gas dat vanaf de aarde gezien voor de accretieschijf langs beweegt. Zulk gas veroorzaakt een soort verduisteringen: op bepaalde golflengten absorbeert het de straling van de accretieschijf. Dit laatste resulteert in donkere lijnen in het lichtspectrum van de schijf. En aan de breedte van deze lijnen kan worden afgelezen met welke snelheden het gas beweegt. Een team van Chinese astronomen heeft nu vastgesteld dat het gas daarbij een snelheid van 5000 kilometer per seconde bereikt. Deze hoge snelheid bevestigt dat het gas door een extreem grote massa wordt aangetrokken. En uit berekeningen blijkt dat het punt waar de snelheid van het gas piekt zo’n beetje ligt op de plek waar de buitenste begrenzing van de accretieschijf wordt verwacht. (EE)
→ Space dragons: Researchers observe energy consumption in quasars

27 augustus 2019
Een nieuwe analyse van het verloop van gammaflits GRB160821B wijst erop dat deze uitbarsting van gammastraling werd veroorzaakt door een kilonova – de overtreffende trap van een supernova (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 27 augustus). Op 17 augustus 2017 namen wetenschappers voor het eerst een botsing tussen twee neutronensterren waar. Het was tevens de eerste kosmische gebeurtenis waarvan zowel zwaartekrachtgolven als allerlei soorten elektromagnetische straling werden waargenomen. Bij de botsing ontstond een ‘kilonova’ – een extreem hevige explosie. De waarnemingen leverden het eerste overtuigende bewijs dat bij zo’n explosie grote hoeveelheden zware metalen, waaronder goud en platina, worden geproduceerd – precies zoals theoretisch was voorspeld. Op basis van de gegevens uit 2017 hebben astronomen hun aannamen omtrent hoe zo’n kilonova er voor aardse waarnemers uit zou moeten zien bijgesteld. Aan de hand van deze nieuwe inzichten heeft een onderzoeksteam onder leiding van Eleonora Troja van de universiteit van Maryland nog eens gekeken naar gegevens van een gammaflits – een korte uitbarsting van gammastraling – die in augustus 2016 werd waargenomen. De onderzoekers komen daarbij tot de conclusie dat ook dat een kilonova moet zijn geweest. Bij de detectie in 2016 gingen astronomen er nog uit dat zo’n kilonova steeds heviger zou nagloeien op infrarode golflengten. Toen dat niet gebeurde, was de teleurstelling dan ook groot. Maar nu de gegevens van de kilonova van 2017 hetzelfde verloop lieten zien, denken ze alsnog dat ook de gammaflits van augustus 2016 door een kilonova werd veroorzaakt. Het onderzoek heeft ook aanwijzingen opgeleverd over het soort object dat na de kilonova-explosie overbleef. Het zou gaan om een magnetar – een sterk magnetische neutronenster – die vervolgens instortte tot een zwart gat. Dat zou een verrassing zijn, omdat een magnetar de productie van zware elementen, die gepaard gaat met de uitzending van infraroodstraling, zou moeten afremmen. (EE)
→ Astronomers Find a Golden Glow From a Distant Stellar Collision

19 augustus 2019
Waarschijnlijk hebben wetenschappers voor het eerst een detectie gedaan van een zwart gat dat een neutronenster opslokt. Zowel zwarte gaten als neutronensterren zijn compacte overblijfselen van ‘dode’ zware sterren. Bij de catastrofale gebeurtenis zijn zwaartekrachtgolven opgewekt die met speciale detectoren in zowel de VS (LIGO) als Italië (Virgo) zijn geregistreerd. Het heeft ongeveer 900 miljoen jaar geduurd voordat deze golven de aarde wisten te bereiken. Een Australische telescoop die kort na de detectie op het hemelgebied werd gericht waar het verschijnsel moet hebben plaatsgevonden heeft geen visuele signalen ervan opgevangen. Ook is de analyse van de waargenomen zwaartekrachtgolven nog niet voltooid. Theoretisch is het nog mogelijk dat het opgeslokte object geen neutronenster was, maar een licht zwart gat. De definitieve resultaten van het onderzoek zullen binnenkort in wetenschappelijke tijdschriften worden gepubliceerd. (EE)
→ Scientists Detect a Black Hole Swallowing a Neutron Star Like Pac-Man

16 augustus 2019
Astronomen van het Center for Astrophysics van Harvard University (VS) hebben de zwaarste ster ooit gevonden die door een supernova-explosie aan het eind van zijn leven is gekomen. Het lijkt erop dat de astronomen voor het eerst een 'pair-instability supernova' hebben waargenomen, een supernova-explosie waarbij de kern van een zeer zware ster ineenstort tot zwart gat.  SN2016iet begon als zware ster met 200 keer de massa van de zon en ontstond in afzondering op een enorme afstand van 54.000 lichtjaar van het centrum van een dwergsterrenstelsel. Tijdens zijn korte leven van een paar miljoen jaar verloor de ster al zo'n 85% van zijn massa in de aanloop naar de ontploffing als supernova.  Supernova SN2016iet werd in november 2016 ontdekt in data van de Europese Gaia-satelliet. De supernova, die sindsdien is gevolgd, blijkt ongelofelijk lang te zijn geweest, en zeer energierijk. Ook de chemische vingerafdrukken zijn ongewoon en de omgeving is metaalarm, iets wat nooit eerder is gezien.  De onderzoekers konden hun ogen aanvankelijk niet geloven. Eerste auteur Sebastian Gomez (Harvard): ‘Na een tijdje kwamen we tot de conclusie dat SN2016iet, gelegen op een afstand van een miljard lichtjaar van de aarde in een tot dan toe onbekend sterrenstelsel, een mysterie is. Alles aan deze supernova is anders: de helderheidsvariaties door de tijd heen, zijn spectrum en zelfs het sterrenstelsel waarin hij zich bevindt, én de plek binnen dat stelsel.’ De ontdekking geeft nieuwe inzichten in de manier waarop de eerste sterren in het heelal aan hun eind kwamen. Supernova SN2016iet is zo helder en zo geïsoleerd dat de astronomen hem nog jarenlang kunnen volgen.
→ Scientists Observe the Explosion of a Monster Star Requiring New Supernova Mechanism

7 augustus 2019
Met behulp van een scala aan telescopen op aarde en in de ruimte hebben astronomen tientallen verre, massarijke sterrenstelsels opgespoord. De stelsels bestonden al toen het heelal nog maar amper twee miljard jaar oud was (Nature, 8 augustus). Hoewel de gevonden sterrenstelsels tot de grootste van hun tijd behoren, lijken ze vanaf de aarde gezien heel zwak. Bovendien zij ze alleen waarneembaar op lange golflengten die buiten het bereik van bijvoorbeeld de Hubble-ruimtetelescoop liggen. De eerste aanwijzingen voor hun bestaan zijn ontdekt met de infrarood-ruimtetelescoop Spitzer, en dat het werkelijk om sterrenstelsels gaat is aangetoond met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de Europese Very Large Telescope in het noorden van Chili. Dat deze grote stelsels zo zwak lijken komt niet alleen door hun enorme afstanden. De stelsels zijn ook druk bezig om sterren aan te maken, wat gepaard gaat met een grote stofproductie. Door dat stof wordt het licht van de stelsels gedimd. Aangenomen wordt dat grote, massarijke sterrenstelsels als deze ook een uitzonderlijk ‘zwaar’ zwart gat in hun kern hebben. Daarom bestaat de hoop dat het verdere onderzoek van deze stelsels meer inzicht zal geven in de evolutie van deze superzware zwarte gaten. Voor dat en ander vervolgonderzoek is echter wel een krachtigere telescoop nodig, zoals de nog te lanceren James Webb-ruimtetelescoop. (EE)
→ A long time ago, galaxies far, far away

7 augustus 2019
Quasars zijn de extreem heldere kernen van verre sterrenstelsels. Onderzoek door astronomen van Durham University (VK) wijst erop dat deze objecten een korte overgangsfase meemaken tijdens welke hun felle schijnsel enigszins gedimd is (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 7 augustus). Quasars ontlenen hun energie aan het superzware zwarte gat in hun centrum. Ze stralen duizenden keren feller dan complete sterrenstelsels zoals onze Melkweg en zijn veelal blauw van kleur. Een aanzienlijk aantal quasars vertoont echter juist een rode tint, wat erop wijst dat hun licht wordt gedimd door enorme wolken van gas en stof. De meest gangbare theorie voor deze rode quasars stelt dat het in feite blauwe quasars zijn die we enigszins van opzij zien. De Britse astronomen komen nu met een andere verklaring: zij menen dat rode quasars het gevolg zijn van een korte, maar hevige levensfase waarbij het centrale zwarte gat een grote hoeveelheid energie in de omringende wolken van gas en stof pompt. Deze injectie van energie blaast het gas en stof uiteindelijk weg, waardoor de eigenlijke blauwe quasar zichtbaar wordt. De theorie wordt ondersteund door waarnemingen met radiotelescopen. Deze laten zien dat de zwarte gaten in de centra van rode quasars meer radiostraling produceren dan die in blauwe quasars. De ‘schoonveegfase’ heeft niet alleen gevolgen voor de kleur van de quasar, maar ook voor het omringende sterrenstelsel. Het actieve zwarte gat blaast immers het gas weg dat anders voor de vorming van nieuwe sterren zou worden gebruikt. (EE)
→ Astronomers reveal true colours of evolving galactic beasts

6 augustus 2019
Bij de explosie van een witte dwergster ontstaat een intense uitbarsting van licht en andere vormen van straling: een zogeheten supernova van type Ia. Nieuw onderzoek laat zien dat exploderende witte dwergen vroeg in de geschiedenis van ons heelal minder massa hadden dan nu. Aan het einde van hun bestaan krimpen sterren zoals onze zon ineen tot compacte, hete sterren die niet veel groter zijn dan de aarde. Soms ontploft zo’n witte dwerg als supernova, maar dat gebeurt lang niet altijd. Berekeningen laten zien dat een witte dwerg zeker explodeert wanneer hij een massa van meer dan 1,4 zonsmassa bereikt. Dat kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer hij massa aantrekt van een begeleidende ster. Maar het lijkt erop dat ook lichtere witte dwergen kunnen ontploffen. Bij zo’n explosie verrijkt de witte dwerg zijn omgeving met zware elementen, zoals nikkel en ijzer. En hoe zwaarder de witte dwerg, des te meer zware elementen komen er vrij. Dit materiaal belandt uiteindelijk in volgende generaties van sterren. Met behulp van de Keck II-telescoop hebben astronomen nu vastgesteld dat oude sterrenstelsels die al sinds een miljard jaar na de oerknal geen nieuwe sterren meer produceren relatief weinig nikkel bevatten. Dat wijst erop dat de ontploffende witte dwergen die dat nikkel hebben verspreid niet veel zwaarder waren dan onze zon. In recentere sterrenstelsels is het nikkelgehalte hoger, wat betekent dat de witte dwergen die later in de geschiedenis van ons heelal zijn geëxplodeerd meer massa hadden. Waarom dat zo is, is nog onduidelijk. Mogelijk dat onderzoek van andere zware elementen, zoals mangaan, daar meer inzicht in kunnen geven. Een beter begrip van de processen die supernova’s van type Ia veroorzaken is van belang, omdat deze explosies een belangrijke rol spelen bij de bepaling van verre afstanden in het heelal. De meeste supernova’s van dit type vertonen een duidelijk verband tussen hun absolute helderheid en de tijd die ze nodig hebben om uit te doven. Daarom worden ze ook wel ‘standaardkaarsen’ genoemd: als je weet hoe helder ze van dichtbij zijn, en kunt meten hoe helder ze van grote afstand lijken, kun je berekenen hoe groot die afstand is. (EE)
→ Ghosts of Ancient Explosions Live on in Stars Today

5 augustus 2019
Astronomen hebben met behulp van de Europese Very Large Telescope (VLT) vastgesteld dat het zwarte gat in het centrum van Holmberg 15A – een kolossaal elliptisch sterrenstelsel in het hart van de cluster Abell 85 – enorm veel massa heeft. Het onderzoek waar deze meting deel van uitmaakt zal binnenkort worden gepubliceerd in het vaktijdschrift Astrophysical Journal. Bijna elk volwaardig sterrenstelsel heeft een superzwaar zwart gat in zijn centrum. Doorgaans hebben deze objecten een massa die ergens tussen de 100.000 en 10 miljard zonsmassa’s ligt. Maar de sterrenstelsels die zich in het hart van een omvangrijke cluster bevinden doen er nog een schepje bovenop. Met 40 miljard zonsmassa’s behoort het zwarte gat in de kern van Holmberg 15A tot het selecte gezelschap van de ultrazware zwarte gaten. De massa van het niet rechtstreeks waarneembare object is bepaald door astronoom Kianusch Mehrgan en haar collega’s van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik en de Universiteitssterrenwacht München. Daarbij is gebruik gemaakt van de snelheden waarmee sterren en gaswolken om het centrum van het stelsel bewegen. Het zwarte gat in Holmberg 15A is het zwaarste exemplaar waarvan de massa op deze manier is bepaald. De omvang ervan heeft de astronomen verrast. Afgaande op de massa aan sterren in de ‘bulge’ (het centrale deel van het sterrenstelsel) werd een zwart gat van maximaal 10 miljard zonsmassa’s verwacht. Overigens kwamen andere onderzoekers eerder tot schattingen van meer dan 100 miljard zonsmassa’s. Het sterrenstelsel Holmberg 15A is 82 jaar geleden ontdekt door de Zweedse astronoom Erik Holmberg. Het stelsel bevindt zich op een afstand van 700 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Walvis. (EE)
→ Ultramassive Black Hole Found in Elliptical Galaxy Holmberg 15A

1 augustus 2019
Wetenschappers van de universiteit van Jeruzalem en het instituut voor toegepaste natuurkunde in Nizjni Novgorod (Rusland) hebben ontdekt hoe de straling ontstaat die nog enige tijd na de verschijning van een gammaflits te zien is (Astrophysical Journal Letters, 31 juli). Gammaflitsen zijn korte, intense flitsen van energierijke straling die zich in verre sterrenstelsels afspelen. Ze ontstaan bij de meest explosieve verschijnselen in het heelal. Gebleken is dat ‘lange’ gammaflitsen, die meer dan een paar seconden duren, ontstaan bij hevige supernova-explosies, terwijl de korte gammaflitsen, die minder dan een paar seconden duren, optreden wanneer twee neutronensterren met elkaar in botsing komen. Toch zijn er nog veel vragen over deze hevige explosies. Zo is nog niet duidelijk hoe de energierijke straling nu precies wordt gegenereerd. Waarnemingen die afgelopen januari zijn gedaan van gammaflits GRB 190114C brengen daar mogelijk verandering in. Met de MAGIC-telescoop op het Canarische eiland La Palma zijn fotonen geregistreerd die ons slechts 50 seconden na de eigenlijke gammaflits hebben bereikt. Door deze waarneming van het nagloeien van de gammaflits te combineren met detecties van minder energierijke röntgenstraling door de Swift-satelliet hebben de wetenschappers het mechanisme ontrafeld dat deze straling heeft veroorzaakt. In hun onderzoeksverslag laten ze zien dat de straling afkomstig moet zijn van een jet – een bundel van zeer energierijke elektronen – die met 99,99 procent van de lichtsnelheid op ons af kwam. De straling is waarschijnlijk veroorzaakt door zogeheten inverse Compton-verstrooiing. Daarbij komen ultra-energierijke elektronen in botsing met minder energierijke fotonen, die daardoor aan energie winnen. Opmerkelijk genoeg zijn dezelfde snelle elektronen via een ander proces – synchrotronstraling – ook de producenten van deze minder energierijke fotonen. (EE)
→ The Mechanism for Gamma-Ray Bursts From Space Is Decoded

31 juli 2019
Rychard Bouwens van de Leidse Sterrewacht is de eerste wetenschapper in Nederland die een ‘Large Program’ mag uitvoeren met de geavanceerde ALMA-telescoop in Chili. Samen met zijn team wil hij de unieke capaciteiten van dit observatorium gebruiken om de ontwikkeling van zware sterrenstelsels in het vroege heelal te onderzoeken. Waarneemtijd op ALMA is kostbaar; jaarlijks krijgen wereldwijd maar twee tot vier grote programma’s goedkeuring. Een belangrijke vraag in de sterrenkunde is hoe snel sterrenstelsels zijn uitgegroeid van bijna niets in het zeer jonge heelal, tot stelsels met massa’s van tien miljard keer die van de zon nagenoeg 800 miljoen jaar later. ‘Met ons onderzoeksprogramma willen we de zwaarste sterrenstelsels uit de eerste 800 miljoen jaar van het heelal opsporen,’ zegt Bouwens. ‘Met behulp van ALMA gaan we bepalen hoe snel ruimtestof opbouwt tot complete sterrenstelsels.’ Met de nieuwe data hoopt Bouwens een einde te maken aan de vele lopende discussies in het onderzoek naar de vorming van sterrenstelsels. Omdat veel aspecten van groeiende sterrenstelsels nog onbegrepen zijn, zal Bouwens zich op meerdere vragen richten. De eerste betreft de totale massa van de stelsels, die zich maar heel lastig laat bepalen. Een ander mysterie dat Bouwens wil ontrafelen is de vraag hoe het materiaal in de zware sterrenstelsels beweegt. Draait het rustig rond, zoals de materie in spiraalstelsels als onze Melkweg? Of zijn de bewegingen veel minder samenhangend? De laatste grote vraag is hoe snel ruimtestof samenkomt om snelgroeiende, zware sterrenstelsels te vormen. De stofkorrels ontstaan uit zware elementen die door hete sterren worden geproduceerd. ‘Er zijn veel vragen over hoe lang het duurt voordat stofkorrels zich ophopen tot grotere eenheden. Ons programma kan deze gaten in onze kennis hopelijk opvullen.’
→ Volledig persbericht

22 juli 2019
Een internationaal team van astronomen heeft een raadsel opgelost rond het 60 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel NGC 1316. Bij waarnemingen met de nieuwe MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika zijn grote hoeveelheden waterstofgas in en rond dit stelsel ontdekt – iets wat tot nu toe niet was gelukt. NGC 1316 is het helderste sterrenstelsel in de zogeheten Fornax-cluster. Zijn onregelmatige vorm wijst erop dat NGC 1316 in feite uit twee sterrenstelsels bestaat die een paar miljard jaar geleden met elkaar in botsing zijn gekomen. Vermoed wordt dat het daarbij ging om een reuzenstelsel dat weinig gas en stof bevatte en een tienmaal kleiner spiraalstelsel – een soortgenoot van onze Melkweg. Laatstgenoemde zou forse hoeveelheden stof en (vooral) gas hebben bevat, maar die waren tot voor kort spoorloos. Uit de nieuwe radiobeelden die met MeerKAT zijn gemaakt blijkt dat het gas is terechtgekomen in twee lange, zwakke staarten die zich tot op grote afstand van het stelsel uitstrekken. Deze structuren zijn ontstaan onder invloed van de getijdenkrachten die tijdens de galactische botsing optraden. (EE)
→ South Africa’s MeerKAT discovers missing gas in distant galaxy

15 juli 2019
Nog steeds is niet helemaal duidelijk wat de oorzaak is van de ‘snelle radioflitsen’ – stoten radiostraling van buiten ons Melkwegstelsel die maar ongeveer 1 milliseconde duren. Maar nieuw onderzoek wijst erop dat ze niet afkomstig zijn van catastrofale gebeurtenissen zoals supernova-explosies of botsingen tussen neutronensterren (Nature Astronomy, 15 juli). Het overgrote deel van de tot nu toe 72 objecten waarvan snelle radioflitsen zijn geregistreerd heeft niet meer dan één flits geproduceerd. Slechts twee vertonen herhaaldelijke radioflitsen. Deze laatste categorie kan sowieso niet van catastrofale explosies afkomstig zijn: die zijn per definitie eenmalig. En volgens astronoom Vikram Ravi van het California Institute of Technology geldt dat mogelijk ook voor de overige radioflitsen. Ravi heeft een aantal van de meest nabije eenmalige radioflitsen gebruikt om een schatting te maken van hoe vaak deze gemiddeld voorkomen. Zijn berekeningen laten zien dat ze veel talrijker zijn dan supernova-explosies en botsingen tussen neutronensterren. Volgens hem zou dat wel eens kunnen betekenen dat alle objecten die radioflitsen produceren dat meer dan eens doen. Dat we in de meeste gevallen maar één radioflits hebben waargenomen zou dan komen doordat veel flitsen te zwak zijn om waarneembaar te zijn of omdat er grote tussenpozen tussen de flitsen zitten. (EE)
→ There aren’t enough space explosions to explain strange radio bursts

11 juli 2019
Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop is een dunne schijf van materie ontdekt rond het superzware zwarte gat in het hart van het 130 miljoen lichtjaar verre spiraalstelsel NGC 3147. De ontdekking heeft astronomen verrast, omdat van relatief rustige stelsels zoals NGC 3147 wordt aangenomen dat hun centrale zwarte gat aan het ‘verhongeren’ is. Eigenlijk zou de gasschijf rond zo’n zwart gat veel dikker moeten zijn. Uit metingen blijkt dat de materie in de schijf rond het zwarte gat snelheden van meer dan tien procent van de lichtsnelheid bereikt. Bij zulke extreme hoge snelheden lijkt gas dat onze kant op komt meer licht te geven dan gas dat zich van ons verwijdert. Dit relativistische effect wordt ‘beaming’ genoemd. De Hubble-waarnemingen laten ook zien dat het gas dermate diep in de ‘zwaartekrachtsput’ van het 250 miljoen zonsmassa’s zware zwarte gat is ingebed, dat het uitgezonden licht moeite heeft om te ontsnappen. Daardoor heeft het een langere (= rodere) golflengte gekregen – een effect dat gravitationele roodverschuiving heet. Tot nu toe gingen astronomen ervan uit dat dunne materieschijven als deze alleen voorkomen rond zwarte gaten die grote hoeveelheden materie vanuit hun omgeving aantrekken. Daarbij wordt het gas doorgaans dermate heet dat de schijf een intens lichtbaken – een quasar – wordt. Om nog onduidelijke redenen is de ‘quasar’ in NGC 3147 duizend tot honderdduizend keer zwakker dan normale quasars. Bovendien is de waargenomen gasschijf merkwaardig dun. Bij zwarte gaten die weinig materie aangevoerd krijgen, zou de omringende schijf meer op een donut moeten lijken. (EE)
→ Hubble Discovers Mysterious Black Hole Disc

3 juli 2019
Met behulp van gegevens van de NASA-ruimtetelescoop Chandra hebben astronomen een nieuwe techniek ingezet om de spinparameters van vijf superzware zwarte gaten te meten. De spinparameter is een maat voor de draaisnelheid van het zwarte gat. Bij de metingen is gebruik gemaakt van het zwaartekrachtlenseffect. Daarbij versterkt een object met een sterk zwaartekrachtveld (veel massa dus) het licht van een verder weg staand object zodanig af dat deze laatste vergroot, versterkt en meervoudig wordt weergegeven. Dit lenseffect treedt alleen op wanneer ‘lens’ en achtergrondobject vanaf de aarde gezien vrijwel precies op één lijn staan. Bij het nieuwe onderzoek is gekeken naar zes zogeheten quasars – superzware zwarte gaten in de kernen van miljarden lichtjaren verre sterrenstelsels die bezig zijn om grote hoeveelheden materie op te slokken. Zulke actieve kernen zijn sterke bronnen van röntgenstraling. Daarbij hebben de astronomen ook een ander lenseffect benut: zogeheten microlensing. Dat ontstaat doordat afzonderlijke sterren in het ‘lensstelsel’ het licht van een quasar nog eens extra vergroot. Op die manier laten zich ook heel kleine gebieden die röntgenstraling uitzenden onderzoeken. Dankzij het microlenseffect kan als het ware worden ingezoomd op materie die op de kleinst mogelijke afstand om het zwarte gat cirkelt. Bij een snel roterend zwart gat ligt die kleinst mogelijke omloopbaan dichter bij het zwarte gat dan bij een minder snel roterend zwart gat. Als dus een zeer klein gebied van röntgenstraling wordt waargenomen, impliceert dit dat het zwarte gat heel snel ronddraait. De resultaten laten zien dat een van de onderzochte superzware zwarte gaten met bijna de maximaal mogelijke snelheid roteert. Dat betekent zijn waarnemingshorizon – de grens waar voorbij niets meer aan het zwarte gat kan ontsnappen – met bijna de snelheid van het licht rondwentelt. De overige zwarte gaten in dit onderzoek draaien ongeveer half zo snel. De onderzoekers denken dat deze superzware zwarte gaten hun snelle rotatie te danken hebben aan het feit dat zij het grootste deel van hun materie in de loop van de miljarden jaren aangevoerd hebben gekregen vanuit een accretieschijf die ongeveer in dezelfde richting draaide als zijzelf. Net als een draaimolen die steeds een duwtje dezelfde kant op krijgt, wonnen ze daardoor aan snelheid. (EE)
→ X-Rays Spot Spinning Black Holes Across Cosmic Sea

2 juli 2019
Opnieuw hebben radioastronomen de oorsprong kunnen traceren van een zogeheten snelle radioflits. Snelle radioflitsen zijn korte stoten radiostraling die van buiten ons Melkwegstelsel afkomstig zijn. Tot nu toe zijn een stuk of tachtig van dit soort ‘flitsen’ geregistreerd, maar hun exacte oorzaak blijft onduidelijk. In een artikel dat op 2 juli op de site van het wetenschappelijke tijdschrift Nature is verschenen, maakt een internationaal onderzoeksteam bekend dat een op 23 mei jl. waargenomen radioflits afkomstig was uit een groot sterrenstelsel op bijna 8 miljard lichtjaar van de aarde. Dat blijkt uit gegevens van een nieuwe radiotelescoop in Owens Valley (Californië) en de Keck-telescoop op Hawaï. Het sterrenstelsel waaruit de radioflits met de aanduiding FRB 190523 afkomstig was lijkt op ons eigen Melkwegstelsel. Het ziet er dus naar uit dat ook doodgewone sterrenstelsels radioflitsen kunnen produceren. De ontdekking wijst er bovendien op dat een veelbelovende theorie over de oorzaak van de snelle radioflitsen moet worden bijgesteld. Deze theorie stelt dat de stoten radiostraling afkomstig zijn van plasma dat door sterk magnetische neutronensterren (‘magnetars’) is uitgestoten. Dit idee was gebaseerd op het gegeven dat een eerdere snelle radioflits, FRB 121102, afkomstig was uit een actief stervormingsgebied in een klein sterrenstelsel. De vele supernova-explosies die in zo’n stervormingsgebied optreden leiden tot de vorming van (onder meer) magnetars. Het moederstelsel van FRB 190523 doet het echter veel kalmer aan. Het is pas voor de derde keer dat astronomen de bron van een snelle radioflits hebben kunnen achterhalen. Eerder is dat gelukt bij FRB 121102, een object dat vaker radioflitsen produceert, en onlangs ook bij FRB 180924. (EE)
→ Fast Radio Burst Pinpointed to Distant Galaxy

1 juli 2019
Theoretische modellen wijzen erop dat jonge sterrenstelsels die in hoog tempo nieuwe sterren produceren vanuit het bekende kosmische web van het daarvoor nodige gas worden voorzien. Nieuwe waarnemingen met de Keck-telescoop hebben dat nu ook bevestigd. Voor het eerst hebben astronomen gezien hoe filamenten van gas rechtstreeks naar zo’n sterrenstelsel toe stromen (Nature Astronomy, 1 juli). Bij de waarnemingen is gebruik gemaakt van de Keck Cosmic Web Imager (KCWI), een speciale camera die van elk beeldpunt van een opname ook een spectrum vastlegt. Met KCWI zijn twee quasars waargenomen, die overigens niet het eigenlijk doelwit van de waarnemingen waren. Nabij elk van deze quasars bevindt zich een reusachtige gasnevel, groter dan de Melkweg, die zichtbaar is dankzij het intense licht van de quasars. Door het licht te onderzoeken dat door het waterstofgas in de beide nevels wordt uitgezonden, hebben de astronomen de snelheid van dat gas in kaart kunnen brengen.Bij eerdere waarnemingen, met behulp van een voorloper van de KCWI, was al een roterende schijf van gas ontdekt waarin zich gas ophoopte, maar nog geen filamenten. De nieuwe waarnemingen laten deze wel zien, en tonen aan dat de gasschijf wordt gevoed vanuit het kosmische web. (EE)
→ Spiraling filaments feed young galaxies

28 juni 2019
Ongeveer een derde van alle spiraalvormige sterrenstelsels heeft een kern die niet bolvormig is, maar langwerpig. Voor het ontstaan van deze ‘balkstructuren’ bestaan verschillende verklaringen. Ze zouden het gevolg kunnen zijn van fysische processen in de stelsels zelf of van interacties tussen sterrenstelsels onderling. Een team van Koreaanse astronomen heeft nu een derde mogelijkheid ontdekt: ook botsingen tussen clusters van sterrenstelsels kunnen tot balkvorming leiden. Uit een inventarisatie van 105 clusters blijkt namelijk dat clusters die in botsing zijn met elkaar anderhalf keer zoveel balkspiraalstelsels bevatten als solitaire clusters (Nature Astronomy, 24 juni). Aanleiding voor het Koreaanse onderzoek, waarbij gebruik is gemaakt van gegevens van de Sloan Digital Sky Survey, was een 20 jaar oude publicatie, waarin de mogelijkheid van balkvorming bij cluster-cluster-interacties terloops werd genoemd. (EE)
→ A new bar formation mechanism: cluster-cluster interaction

27 juni 2019
De oplossing van het raadsel van de ‘snelle radioflitsen’ is een klein stapje dichterbij gekomen: astronomen hebben de bron weten te achterhalen van een eenmalige radioflits. Eerder was dit alleen gelukt bij een object dat vaker van dit soort korte stoten van intense radiostraling produceert (Science, 28 juni). De radioflits is geregistreerd én nauwkeurig gelokaliseerd met de Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) – een opstelling van 36 radioschotels in West-Australië. Vervolgwaarnemingen met een aantal optische telescopen, waaronder de Europese VLT, hebben laten zien dat de radioflits uit de richting kwam van een middelgroot sterrenstelsel op 4 miljard lichtjaar afstand. Opvallend genoeg blijkt het om een sterrenstelsel te gaan met een lage stervormingsactiviteit. Het enige andere sterrenstelsel waarvan bekend is dat het radioflitsen produceert is juist een echte sterrenfabriek waarin talrijke supernova-explosies plaatsvinden. Dat suggereert dat radioflitsen op verschillende manieren kunnen gegenereerd, maar nog steeds is hun precieze oorzaak niet bekend. De eerste snelle radioflitsen werden in 2007 gedetecteerd. Sindsdien zijn 85 van deze hemelverschijnselen, die nog geen duizendste van een seconde duren, waargenomen. Vanwege hun korte duur is het echter niet eenvoudig om hun herkomst te achterhalen. Speciaal voor dit doel is de ASKAP-radiotelescoop voorzien van nieuwe technologie waarmee de datastroom van ASKAP minder dan een seconde na aankomst van een radioflits kan worden ‘bevroren’ en opgeslagen. Het is deze technologie die de nauwkeurige lokalisatie van radioflits FRB 180924 mogelijk heeft gemaakt. (EE)
→ Astronomers make history in a split second

27 juni 2019
Aan de hand van gegevens van de NASA-satelliet WISE zijn zeven paren van superzware zwarte gaten ontdekt die op afstanden van minder dan 30.000 lichtjaar om elkaar wentelen. De dubbele zwaargewichten maken deel uit van sterrenstelsels die op het punt staan om samen te smelten. De nieuwe onderzoeksresultaten zullen vrijdag (28 juni) worden gepresenteerd op de laatste dag van de jaarlijkse bijeenkomst van de European Astronomical Society, die deze week in Lyon (Frankrijk) is gehouden. Uit waarnemingen blijkt dat de meeste sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun kern hebben. Ook zijn talrijke voorbeelden bekend van sterrenstelsels die in onderlinge botsingen verwikkeld zijn. Bij zo’n botsing wordt het zwarte gat in het centrum van het stelsel gevoed met grote hoeveelheden materie, een proces waarbij kolossale hoeveelheden energie vrijkomen. Zo ontstaat een actieve galactische kern of AGN. Je zou verwachten dat er ook aardig wat gevallen moeten zijn van dubbele AGN’s – superzware zwarte gaten die nog niet met elkaar gefuseerd zijn. Maar die zijn nogal schaars. Het nieuwe onderzoek biedt daar een mogelijke verklaring voor. Er is namelijk ook een geval ontdekt van een drievoudig superzwaar zwart gat. De dynamische eigenschappen van zo’n drievoudig systeem kunnen het fusieproces tussen twee zwarte gaten aanzienlijk versnellen, wat de schaarste aan dubbele superzware zwarte gaten kan verklaren. Het derde zwarte gat kan bij zo’n gebeurtenis zoveel snelheid krijgen, dat het aan de greep van de samengaande sterrenstelsels ontsnapt. (EE)
→ Astronomers discover eight buried dual AGN candidates

19 juni 2019
Voor het eerst hebben astronomen gepolariseerde radiogolven waargenomen van een zogeheten gammaflits. Gammaflitsen zijn de hevigste explosies in het heelal, en gammaflits GRB 190114C vormt daarop geen uitzondering. Hij is ontstaan toen een ster met veel meer massa dan onze zon ineenstortte tot een zwart gat. Het licht van deze gebeurtenis, die zich op 4,5 miljard lichtjaar afstand afspeelde, bereikte de aarde op 14 januari 2019. Bij gammaflitsen van dit type – de lange gammaflitsen – ontstaat een krachtige jet van plasma (hete geladen deeltjes) die zich met bijna de snelheid van het licht van de explosie verwijdert. Voor waarnemers die zich min of meer in het ‘schootsveld’ van zo’n jet bevinden, produceert zo’n gammaflits meer licht en andere vormen van straling dan een miljard zonnen bij elkaar. Astronomen worstelen met de vraag hoe deze jets ontstaan en waarom ze alleen bij gammaflitsen worden waargenomen, maar niet bij andere grote explosies zoals ‘gewone’ supernova’s. De ontdekking dat de radiostraling van een gammaflits gepolariseerd is, wijst erop dat magnetische velden een rol spelen bij de vorming en instandhouding van de jet. Uit de geringe sterkte van het polarisatiesignaal van GRB 190114C, zoals dat is gemeten met de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in het noorden van Chili, leiden de onderzoekers af dat het magnetische veld niet sterk geordend is. Het is een lappendeken van magnetische velden ter grootte van ons zonnestelsel die verschillend georiënteerd zijn. Dit resultaat wijst erop dat magnetische velden een minder belangrijke rol spelen bij de vorming van gammaflits-jets dan tot nu toe werd aangenomen. De vraag is echter of alle gammaflitsen zo’n zwakke polarisatie vertonen of dat GRB 190114C een bijzonder geval is. (EE)
→ Astronomers make first detection of polarized radio waves in gamma ray burst jets

18 juni 2019
Schijfvormige sterrenstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel worden omgeven door een uitgestrekte, ijle halo van koel gas. Algemeen wordt aangenomen dat gas vanuit de halo in de loop van de tijd naar binnen valt, en dat de centrale schijven van sterrenstelsels op die manier groeien. Dat idee wordt nu bevestigd door nieuwe waarnemingen met de 10-meter Keck-telescoop op Hawaii. Sterrenkundigen gebruikten Keck om metingen te verrichten aan 50 schijfvormige sterrenstelsels die ongeveer in dezelfde richting gezien worden als ver verwijderde quasars - de heldere kernen van actieve stelsels op grote afstanden. Het quasarlicht schijnt door de halo van het voorgrondstelsel heen, en door dat licht in detail te bestuderen, kan informatie worden afgeleid over de beweging van het koele gas in de halo. Het blijkt dat het halo-gas in dezelfde richting roteert als het centrale sterrenstelsel. Dat wijst er inderdaad op dat het gas in de loop van de tijd langzaam maar zeker naar binnen kan spiraliseren, en daar aanleiding kan geven tot de geboorte van nieuwe sterren. De nieuwe metingen zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. (GS)
→ Cool Halo Gas Caught Spinning Like Galactic Disks

18 juni 2019
Metingen die in 2017 zijn gedaan aan de versmelting van twee neutronensterren (waarbij ook zwaartekrachtgolven geproduceerd werden) laten zien dat er bij zulke energierijke botsingen veel zware elementen geproduceerd worden, zoals goud, platina, uranium en plutonium. Onderzoek van Canadese astronomen doet nu echter vermoeden dat niet alle zware elementen in de kosmos bij neutronensterren zijn ontstaan. (Neutronensterren zijn de kleine en extreem compacte sterren die achterblijven bij supernova-explosies.) De sterrenkundigen combineerden waarnemingen aan oude sterren met theoretische modellen van de evolutie van het heelal, en komen tot de conclusie dat er in de eerste miljard jaar van de kosmische geschiedenis nog een ander proces actief moet zijn geweest: de hoeveelheid europium (een ander zwaar element) in de atmosferen van oude sterren kan niet volledig verklaard worden door vroegere neutronensterbotsingen - die waren daarvoor niet talrijk genoeg. De ware aard van dat vroege proces is overigens nog niet achterhaald. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal en werden vandaag gepresenteerd op de jaarbijeenkomst van de Canadian Astronomical Society in Montreal. (GS)
→ 2019 Annual General Meeting of the Canadian Astronomy Society (CASCA)

18 juni 2019
Met het ALMA-observatorium in Noord-Chili is de vroegst bekende sterrenstelselbotsing in de geschiedenis van het heelal ontdekt. Japanse astronomen gebruikten ALMA om waarnemingen te doen aan het stelsel B14-65666, dat zo ver weg staat dat het licht van het stelsel er 13 miljard jaar over deed om de aarde te bereiken. Sterrenkundigen zien het stelsel (in het sterrenbeeld Sextant) dus zoals het er 13 miljard jaar geleden uitzag, toen het heelal nog maar 800 miljoen jaar oud was. ALMA detecteerde (sub-)millimeterstraling van zuurstof, koolstof en interstellaire stofdeeltjes. Nooit eerder werden deze drie signalen tegelijkertijd gemeten bij een object op zo'n grote afstand. Tevens bleek dat het sterrenstelsel feitelijk uit twee delen bestaat, die verschillende snelheden hebben. Dat betekent dat het om twee kleinere stelseltjes gaat die met elkaar in botsing zijn gekomen en zullen versmelten. De totale massa van B14-65666 is minder dan 10 procent van de massa van ons eigen Melkwegstelsel, maar het kleine, jonge stelsel vertoont een honderd maal zo grote stervormingsactiviteit. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in Publications of the Astronomical Society of Japan. (GS)
→ ALMA Finds Earliest Example of Merging Galaxies

12 juni 2019
Het lijkt erop dat er sterrenstelsels bestaan die grote hoeveelheden koud gas herbergen en er ondanks de aanwezigheid van een actief superzwaar zwart gat in hun centrum in slagen om nieuwe sterren te produceren. Dat maakt astronoom Allison Kirkpatrick vandaag bekend tijdens de bijeenkomst van de American Astronomical Society die deze week in de stad St. Louis wordt gehouden. Een actief superzwaar zwart gat is bezig om gas uit zijn omgeving aan te trekken. Dat gas verzamelt zich in een ‘accretieschijf’ rond het zwarte gat en is een krachtige bron van energierijke elektromagnetische straling, waaronder röntgenstraling. Hierdoor is de kern van het sterrenstelsel op allerlei golflengten enorm helder. Zo'n intens stralende kern wordt een quasar genoemd. Doorgaans wordt aangenomen dat quasars funest zijn voor de stervorming in het omringende sterrenstelsel. Onder invloed van magnetische velden zenden ze behalve röntgenstraling ook jets van energierijke deeltjes de ruimte in, en dat zorgt ervoor dat de aanvoer van intergalactisch gas naar het sterrenstelsel wordt afgeremd. Daardoor stokt de vorming van nieuwe sterren in het stelsel. Uit een survey die Kirkpatrick heeft gedaan blijkt echter dat ongeveer tien procent van de sterrenstelsels met een quasar in hun centrum nog steeds koud gas bevatten en nieuwe sterren maken. ‘Koude quasars' noemt Kirkpatrick deze objecten. Vermoed wordt dat de koude quasars kenmerkend zijn voor de overgangsfase die sterrenstelsels doorlopen wanneer de productie van nieuwe sterren stil komt te vallen. Deze overgangsperiode zou slechts ongeveer 10 miljoen jaar duren – een oogwenk naar kosmische maatstaven. Vandaar dat koude quasars relatief zeldzaam zijn. (EE)
→ Astrophysicist announces her discovery that could rewrite story of how galaxies die

11 juni 2019
De gangbare classificatie van spiraalvormige sterrenstelsels, in 1927 opgesteld door de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble, moet op de schop. Dat blijkt uit resultaten van het Galaxy Zoo-project die gepubliceerd zijn in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Hubble meende dat er bij spiraalstelsels een verband is tussen de grootte van de centrale verdikking (de 'kern' van het stelsel) en het uiterlijk van de spiraalarmen: een grote centrale verdikking zou samengaan met strak opgewonden spiraalarmen (type Sa); een kleine centrale verdikking met 'losjes' opgewonden armen (type Sc; Sb is een tussenvorm). Burgerwetenschappers van het internationale Galaxy Zoo-project hebben op bestaande foto's van grote telescopen nu echter ruim 6000 sterrenstelsels bekeken en gekarakteriseerd, en uit de analyse van die resultaten blijkt dat het door Hubble beschreven verband lang niet altijd opgaat. Daarmee komt de standaard-classificatie van sterrenstelsels op losse schroeven te staan. Het nieuwe resultaat doet vermoeden dat de populaire dichtheidsgolventheorie voor het verklaren van de spiraalarmen van sterrenstelsels mogelijk incompleet is, of in elk geval niet de enige verklaring vormt. (GS)
→ Citizen Scientists Re-tune Hubble's Galaxy Classification

10 juni 2019
Het zwarte gat in het centrum van het dwergsterrenstelsel NGC 4395, op 15 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Jachthonden, is slechts tienduizend keer zo zwaar als de zon (ter vergelijking: het zwarte gat in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel weegt ruim vier miljoen zonsmassa's, en sommige reuzenstelsels hebben een zwart gat van miljarden zonsmassa's). De massa van het zwarte gat in NGC 4395 is gemeten met behulp van de reverberation mapping-techniek. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature Astronomy. Reverberation mapping maakt gebruik van het feit dat energierijke straling van de accretieschijf rond een zwart gat (een snel rondcirkelende schijf van heet gas) invloed heeft op koelere materie op grotere afstand - de zogeheten broad line region. Daarin worden atomen geïoniseerd die vervolgens weer recombineren en straling uitzenden. Uit het tijdsverschil tussen het oplichten van de accretieschijf en de resulterende lichtflits in de broad line region kan de afstand van dat laatste gebied worden afgeleid. Wanneer ook de bewegingssnelheid van het gas in de broad line region bekend is, is het mogelijk om de massa van het zwarte gat te berekenen. Het zwarte gat in NGC 4395 blijkt veertig maal lichter te zijn dan tot nu toe werd aangenomen. Het nieuwe resultaat kan meer licht werpen op het ontstaan en de evolutie van zwaardere zwarte gaten in de kernen van grotere sterrenstelsels. (GS)
→ Astronomers Determine Mass of Small Galaxy's Central Black Hole

7 juni 2019
Voor het eerst is een stroom van magnetische velden en relativistische elektronen geïdentificeerd langs een filament die de clusters van sterrenstelsels Abell 399 en Abell 401 met elkaar verbindt. Dankzij de gegevens die door de Low Frequency Array (LOFAR) radiotelescoop zijn verzameld, was het voor het eerst mogelijk om dit fenomeen op radiogolflengte te ontdekken en te meten (Science, 7 juni). In het universum wordt materie gedistribueerd langs een zogenaamd ‘kosmisch web’ bestaande uit draderige, filamentaire structuren, waarvan op de kruising zich enorme concentraties van duizenden sterrenstelsels vormen, bekend als ‘clusters’. Clusters van sterrenstelsels kunnen worden beschouwd als de grootste door zwaartekracht gebonden structuren in het universum. Tot nu toe was een magnetisch veld in de filamenten die de clusters verbinden nooit eerder waargenomen. Waarnemingen met radiotelescopen hebben eerder wel een ‘halo’ van radiostraling geobserveerd in de centrale gebieden van sommige clusters, wat het bestaan ​​van een magnetisch veld bevestigde. Ondanks dat ze immens zijn, zijn filamenten van het kosmische web extreem ijl en moeilijk te detecteren. ‘De unieke gevoeligheid voor het detecteren van uitgebreide emissie onderzocht door LOFAR is de sleutel om voor de eerste keer deze ‘kosmische aurora’ in intergalactische filamenten te onthullen’, aldus Emanuela Orrù van ASTRON, het Nederlands Instituut voor Radioastronomie.De internationale LOFAR-telescoop bestaat uit een Europees netwerk van radioantennes die met elkaar verbonden zijn door een snel glasvezelnetwerk dat zich uitstrekt over zeven landen. LOFAR is ontworpen, gebouwd en wordt nu beheerd door ASTRON (Nederlands instituut voor radioastronomie), met Exloo (Drenthe) als kernlocatie. LOFAR werkt door de signalen van meer dan 100.000 afzonderlijke dipoolantennes met elkaar te combineren. Krachtige computers verwerken de radiosignalen op zodanig wijze dat het lijkt of hij een 1900 kilometer grote ‘schotel’ vormt. Op lage frequentie is LOFAR ongeëvenaard als het op gevoeligheid en resolutie (d.w.z. het vermogen om detailrijke beelden te maken) aankomt. Deze studie werd gecoördineerd door Federica Govoni van het National Institute for Astrophysics (INAF) uit Cagliari. Onder de deelnemers in Nederland waren Emanuela Orrù en Marco Iacobelli van ASTRON, Huub Röttgering en Reinout van Weeren van de Universiteit Leiden, Michael Wise van het Nederlands Instituut voor Ruimte-onderzoek (SRON) en onderzoekers van verschillende Europese instituten (in Italië, Duitsland, Frankrijk, Zwitserland, Zweden, Engeland).
→ Volledig persbericht

3 juni 2019
Waarnemingen aan de verdeling van heet interstellair gas in het centrum van het sterrenstelsel Markarian 1216 (Mrk 1216), verricht met NASA's Chandra X-ray Observatory, wijzen uit dat de kern van dit merkwaardige stelsel een grote concentratie aan donkere materie bevat. Zonder die grote hoeveelheid donkere materie zou het hete gas (waarvan Chandra de röntgenstraling in kaart heeft gebracht) zich al lang over een veel groter gebied hebben verspreid. De nieuwe waarnemingen bevestigen de theorie dat compacte elliptische stelsels zoals Mrk 1216 hun leven begonnen als zogeheten 'red nuggets' - kleine, roodgekleurde en zeer compacte sterrenstelsels die binnen één miljard jaar na de oerknal zijn ontstaan. Van Mrk 1216 en zijn soortgenoten was al bekend dat de sterren in het centrum dichter op elkaar gepakt zitten dan bij 'normale' elliptische sterrenstelsel. Astronomen vermoedden daarom dat het de 'afstammelingen' zijn van de 'red nuggets', die op zeer grote afstanden zijn ontdekt, waar we ver terugkijken in de tijd, tot ca. één miljard jaar na de oerknal. In dat geval zou de donkere materie in een stelsel als Mrk 1216 ook zo'n hoge dichtheidsconcentratie te zien moeten geven. Dat lijkt nu bevestigd door de Chandra-metingen. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. (GS)
→ Heart of Lonesome Galaxy is Brimming with Dark Matter

28 mei 2019
Met het Amerikaanse Chandra X-ray Observatory zijn röntgendubbelsterren ontdekt in de intergalactische ruimte - de ruimte tussen individuele sterrenstelsels. Veel van deze dubbelsterren zijn uit hun moederstelsel weggeslingerd, aldus de onderzoekers in een artikel in The Astrophysical Journal. Als een zware ster aan het eind van zijn leven explodeert als supernova, en die explosie is enigszins asymmetrisch, kan het resterende object (een compacte neutronenster of in sommige gevallen een zwart gat) met hoge snelheid in een bepaalde richting weggeslngerd worden. Wanneer er rond de geëxplodeerde ster een begeleider cirkelde, wordt die daarbij kennelijk af en toe 'meegenomen', en komt de dubbelster uiteindelijk in de intergalactische ruimte terecht. Materiaal dat van de begeleider op de compacte supernovarest valt, wordt sterk verhit en zendt röntgenstraling uit; zo ontstaat een zogeheten röntgendubbelster. Chandra keek in totaal 15 dagen lang (verspreid over een groot aantal jaren) naar de omgeving van 29 sterrenstelsels in de relatief nabijgelegen Fornax-cluster, op ca. 60 miljoen lichtjaar afstand, en ontdekte in totaal 1177 röntgenbronnen. Een stuk of dertig daarvan blijken röntgendubbelsterren te zijn die uit hun moederstelsel geslingerd zijn. (GS)
→ Chandra Finds Stellar Duos Banished from Galaxies

22 mei 2019
Stervorming in moleculaire wolken voltrekt zich in een hoog tempo maar op uiterst inefficiënte wijze. Het meeste gas wordt snel verspreid door de straling van pasgeboren sterren. Een team onder leiding van de Nederlandse astronoom Diederik Kruijssen (Universiteit van Heidelberg, Duitsland) publiceert dit resultaat morgen in het tijdschrift Nature. Kruijssen en collega’s (onder wie de Leidse astronoom Ewine van Dishoeck) baseren hun bevindingen op waarnemingen van het spiraalsterrenstelsel NGC 300, dat zich bevindt op een afstand van zes miljoen lichtjaar van de aarde. Een van de openstaande vragen binnen de astrofysica is het bepalen van de mechanismen die stervorming aanjagen. Het team heeft nu voor het eerst de evolutie door de tijd heen gereconstrueerd van interstellaire wolken van gas en stof, en de stervormingsprocessen die zich in deze moleculaire wolken afspelen. Uit de waarnemingen van NGC 300 blijkt dat het stervormingsproces zich razendsnel voltrekt, maar tegelijkertijd uiterst inefficiënt. Het meeste interstellaire gas wordt niet omgezet in sterren, maar wordt verspreid door de intense straling van de nieuwgeboren sterren in de wolk. De analyse toont aan dat de moleculaire wolken zeer korte levenscycli hebben als gevolg van deze sterke straling. De sterrenstelsels waarin ze zich bevinden zijn daardoor uiterst dynamische systemen, die continu van gedaante veranderen. Om uit te zoeken welk model voor de levenscyclus van moleculaire wolken juist is, maakten de onderzoekers twee kaarten op basis van data van de ALMA-telescoop (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en de 2,2 meter telescoop van de Max Planck Society en ESO, beide in Chili. De eerste kaart (gebaseerd op waarnemingen door coauteur Andreas Schruba van het Max Planck Instituut in Garching, Duitsland) toont het licht dat wordt uitgezonden door koolmonoxide en laat zien waar de moleculaire wolken zich bevinden. De tweede kaart toont heet, geïoniseerd waterstof en geeft de posities weer van zware, pasgevormde sterren. Met een nieuwe statistische methode konden de astronomen heel nauwkeurig de relatieve posities bepalen van de wolken en de pasgeboren sterren. De resultaten lieten geen twijfel mogelijk: moleculaire wolken en jonge zware sterren bevinden zich zelden op dezelfde plek. Dit effect wordt sterker naarmate de schaal kleiner wordt en betekent dat sterren zeer snel worden gevormd en vervolgens in hetzelfde tempo hun ‘moederwolk’ verwoesten. Gas en jonge sterren vormen dus opeenvolgende fasen in de levenscyclus van moleculaire wolken.
→ Volledig persbericht

15 mei 2019
Grote spiraalstelsels, zoals onze naaste buur het Andromedastelsel, laten bijna geen gas- of stofdeeltjes onbenut bij het vormen van sterren. Dat hebben Nederlandse astronomen berekend aan de hand van de draaisnelheden van ruim honderd nabije stelsels. De grote stelsels halen een efficiëntie van 80 tot 100% en zijn daarmee veel efficiënter dan de maximale 20% die werd toegeschreven aan de vorige recordhouders: middelgrote spiraalstelsels zoals onze Melkweg. De nieuwe berekeningen hebben ook implicaties voor de zogeheten ontbrekende normale materie. Wetenschappers gaan er al langer vanuit dat het heelal voor ongeveer 5% bestaat uit normale materie zoals atomen en moleculen en voor 95% uit donkere, onbekende materie en donkere, onbekende energie. En van die 5% normale materie was ook nog eens het grootste deel zoek. Volgens de nieuwe berekeningen ontbreekt er echter amper normale materie in de grote spiraalstelsels. Inmiddels zijn wetenschappers bezig om de theorie aan te passen aan de nieuwe bevindingen. Dat er nu meer normale materie gevonden is, is een opsteker. Maar dat grote sterrenstelsels veel efficiënter sterren vormen dan gedacht, zal de komende tijd voor hoofdbrekens zorgen. Een voorbeeld van een zeer efficiënt spiraalstelsel is NGC 5371. Het stelsel staat op ongeveer honderd miljoen lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Jachthonden in de buurt van de Grote Beer. Het is een van de zwaarste van de meer dan honderd onderzochte stelsels. Het stelsel bevat bijna geen ontbrekende normale materie en heeft vrijwel al het stof en gas gebruikt om sterren te maken. Ook de Andromedanevel, ‘slechts’ 2,5 miljoen lichtjaar van ons vandaan, blijkt zeer efficiënt. Het onderzoek werd uitgevoerd door Lorenzo Posti (Rijksuniversiteit Groningen en Université de Strasbourg, Frankrijk), Filippo Fraternali (RUG) en Antonino Marasco (RUG en ASTRON) en verschijnt binnenkort in het vakblad Astronomy and Astrophysics.
→ Oorspronkelijk persbericht

8 mei 2019
Waarnemingen met de Spitzer-ruimtetelescoop hebben laten zien dat sommige van de vroegste sterrenstelsels in het heelal helderder zijn dan verwacht. Deze overdaad aan licht is een nevenproduct van de grote hoeveelheden energierijke straling die de stelsels afgeven. De onderzochte stelsels – 135 in getal – bestonden al toen het heelal nog geen miljard jaar oud was, dus ongeveer 13 miljard jaar geleden. Uit de waarnemingen blijkt dat de stelsels op twee specifieke infraroodgolflengten aanzienlijk intenser straalden dan waarop vooraf was gerekend. Dat dit verschijnsel bij zo’n grote steekproef van vroege sterrenstelsels is waargenomen bewijst dat het niet om incidentele gevallen gaat. De infraroodstraling die met Spitzer is vastgelegd ontstaat door de interactie van energierijke straling met waterstof- en zuurstofmoleculen in de sterrenstelsels. Daaruit kan worden afgeleid dat deze stelsels werden gedomineerd door jonge, zware sterren die naast waterstof en helium ook ‘zware’ elementen (zoals stikstof, koolstof en zuurstof) bevatten, maar wel in veel geringere hoeveelheden dan de sterren die in de huidige sterrenstelsels worden aangetroffen. Deze sterren waren niet de allereerste sterren die zijn gevormd – die bestonden uitsluitend uit waterstof en helium – maar desalniettemin bieden ze een kijkje in het vroege heelal. Wanneer de eerste sterren zijn ontbrand is nog onzeker, maar er zijn aanwijzingen dat dit tussen de 100 miljoen en 200 miljoen jaar na de oerknal is gebeurd. Op dat moment was het heelal gevuld met neutraal waterstofgas dat zich begon samen te voegen tot sterren, die op hun beurt de eerste sterrenstelsels zouden vormen. Ongeveer een miljard jaar na de oerknal trok deze ‘mist’ van waterstof op doordat het alomaanwezige neutrale waterstof werd geïoniseerd, wat wil zeggen dat de waterstofatomen hun elektronen kwijtraakten. Dat gebeurde onder invloed van energierijke vormen van straling, zoals ultraviolette straling, röntgenstraling en gammastraling. De grote vraag is wat die grootschalige ionisatie kan hebben veroorzaakt. De recent in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society gepubliceerde resultaten van de Spitzer-waarnemingen geven daar nog geen uitsluitsel over. Het kan zijn dat de straling afkomstig was van individuele sterren of van reusachtige sterrenstelsels. Maar dat waren dan wel heel andere sterren en sterrenstelsels dan we nu kennen. Een andere mogelijkheid is dat de ionisatie is veroorzaakt door straling afkomstig van enorme hoeveelheden hete materie die om de superzware zwarte gaten in kernen van sterrenstelsels kolkten. (EE)
→ New Clues About How Ancient Galaxies Lit up the Universe

6 mei 2019
Nu het sterrenkundigen is gelukt om de eerste foto van een zwart gat te maken, staat de volgende uitdaging voor de deur: nog scherpere foto’s, waarmee Einsteins relativiteitstheorie getest kan worden. Sterrenkundigen van de Radboud Universiteit, samen met onder meer de Europese ruimtevaartorganisatie (ESA), presenteren nu een concept om dat te doen door radiotelescopen de ruimte in te sturen. Ze presenteren hun plannen in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics.Het idee is om twee of drie satellieten in een cirkelbaan rond de aarde te brengen die zwarte gaten gaan waarnemen. De sterrenkundigen noemen het concept de ‘Event Horizon Imager’ (EHI). In de nieuwe studie presenteren de onderzoekers simulaties van hoe foto’s van het zwarte gat Sagittarius A* eruit zouden zien als ze gemaakt zouden worden door dit soort satellieten. ‘Het heeft veel voordelen om satellieten te gebruiken in plaats van vaste radiotelescopen op aarde, zoals gedaan is bij de Event Horizon Telescope (EHT)’, aldus Freek Roelofs, promovendus astrofysica aan de Radboud Universiteit en eerste auteur van de publicatie. ‘In de ruimte kun je waarnemingen doen met hogere radiofrequenties, omdat die frequenties vanaf aarde uitgefilterd worden door de atmosfeer. Ook de afstand tussen de telescopen wordt groter in de ruimte. Hiermee kan een grote sprong voorwaarts gemaakt worden. We zouden foto’s kunnen maken met een resolutie die meer dan vijf keer hoger is dan de EHT.’ Scherpere foto’s van een zwart gat leiden tot betere informatie waarmee Einsteins algemene relativiteitstheorie in meer detail getest kan worden. ‘Het feit dat de satellieten rond de aarde bewegen heeft grote voordelen’, zegt Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie. ‘Hiermee kun je bijna perfecte foto’s maken en echte details van zwarte gaten zien. Als er kleine afwijkingen van Einsteins theorie zijn, zouden we dit moeten zien.’Ook kan de EHI zo’n vijf extra zwarte gaten fotograferen die kleiner zijn dan de zwarte gaten waar de EHT nu op focust. Die laatste zijn Sagittarius A* in het centrum van onze Melkweg en M87* in het centrum van Messier 87, een zwaar sterrenstelsel in de Virgocluster.
→ Volledig persbericht

6 mei 2019
Sterrenkundigen hebben een redelijk begrip van hoe sterrenstelsels kosmische straalstromen uitspuwen vanuit hun kern. Zulke actieve kernen blazen ook wind uit van geïoniseerd gas, waarvoor onderzoekers géén algemene verklaring hebben. SRON-astronomen hebben nu een correlatie gevonden tussen straalstromen en wind, wat op magnetische velden wijst als gezamenlijke oorzaak (Astronomy & Astrophysics, 3 mei).Astronomen vermoeden dat elk sterrenstelsel een superzwaar zwart gat herbergt in zijn kern, zoals die in M87. Met een massa van miljoenen zonnen spelen deze zwarte gaten een sleutelrol in de evolutie van sterrenstelsels. Sommige zwarte gaten verorberen enorme hoeveelheden sterrenstof en gas uit hun omgeving. Deze Active Galactic Nuclei (AGN) spugen dat materiaal gedeeltelijk weer uit in de vorm van wind en straalstromen—zogenoemde jets. Sterrenkundigen hebben een tamelijk solide idee over het mechanisme achter jets, maar de wind blijft een mysterie. Magnetische velden spelen een belangrijke rol in een breed scala aan objecten in het heelal. In AGN genereert het magnetische veld jets van relativistische deeltjes in tegengestelde richtingen langs de rotatie-as van hun zwarte gat (zie header image). SRON-astronomen Missagh Mehdipour en Elisa Costantini hebben nu een relatie gevonden tussen AGN-wind en jets, wat duidt op een gezamenlijk aandrijfmechanisme. Er blijkt een omgekeerde correlatie te zijn tussen de radiostraling vanuit de jets en de hoeveelheid gas in de AGN-wind langs onze zichtlijn. Afhankelijk van de rotatie van het zwarte gat en de configuratie van het magnetisch veld, is het uitgaande vermogen ongelijk verdeeld over de jets en de wind. Een krachtigere jet betekent zwakkere wind, en vice versa.De resultaten duiden erop dat de wind, net als jets, een magnetische aandrijving heeft. Mehdipour en Costantini bevestigden dit door andere mogelijke mechanismen uit te sluiten als oorzaak van de waargenomen correlatie.De SRON-onderzoekers gebruikten observaties van de XMM-Newton ruimtetelescoop om te kijken hoe de wind de vorm verandert van het AGN-röntgenspectrum langs onze gezichtslijn. Daaruit lazen ze de eigenschappen van de wind af, met speciale aandacht voor de hoeveelheid gas erin langs onze zichtlijn. Ze gebruikten radiometingen uit de literatuur om het vermogen van de jets te berekenen en modelleerden alle data met de SPEX code—ontwikkeld bij SRON door Jelle Kaastra en zijn groep.
→ Volledig persbericht

2 mei 2019
Astronomen hebben met waarnemingen van NASA/ESA’s Hubble-ruimtetelescoop van de afgelopen 16 jaar een nieuwe samengestelde foto gemaakt van het verre heelal. Het zogeheten Hubble Legacy Field bevat zo’n 265.000 sterrenstelsels tot aan de periode van 500 miljoen jaar na de oerknal. Aan de totstandkoming van de nieuwe foto werkten ook de astronomen Rychard Bouwens en Marijn Franx van de Universiteit Leiden mee. De afbeelding beslaat het golflengtegebied van ultraviolet tot nabij-infrarood, waarin alle kenmerken van sterrenstelselvorming worden gevat. De zwakste en meest verafgelegen stelsels hebben een helderheid van een tien miljardste van wat het menselijk oog kan waarnemen. Het Hubble Legacy Field combineert waarnemingen van verscheidene Hubble deep-field surveys. In 1995 kiekte het Hubble Deep Field enkele duizenden voorheen onbekende sterrenstelsels. Het daaropvolgende Hubble Ultra Deep Field uit 2004 onthulde bijna 10.000 stelsels in een enkel beeld. Het Hubble eXtreme Deep Field, of XDF, uit 2012 werd samengesteld uit bijna tien jaar Hubble-waarnemingen van een gebiedje aan de hemel binnen het oorspronkelijke Hubble Ultra Deep Field. De nieuwe Hubble-afbeelding is opgebouwd uit bijna 7500 individuele opnamen en is de eerste in een serie Hubble Legacy Field-afbeeldingen. Hubble heeft dit kleine deel van de hemel in totaal 250 dagen lang waargenomen, langer dan elk ander gebied. Rychard Bouwens van de Sterrewacht Leiden wijst op de vele gevoelige kleurkanalen die nu beschikbaar zijn om verre sterrenstelsels waar te nemen, met name in het ultraviolette deel van het spectrum: ‘In de opnamen over zo’n breed golflengtegebied kunnen we het licht ontleden in de bijdragen van zeer oude en jonge sterren, en van actieve galactische kernen.’ Het team werkt nu aan een tweede set afbeeldingen, die uit meer dan 5200 Hubble-opnamen zal bestaan.
→ Volledig persbericht

29 april 2019
Er bestaat bijna niets intrigerender in de astronomie dan de donkere materie die 90 procent van alle materie in het heelal voor zijn rekening lijkt te nemen. Maar nog steeds is niet duidelijk wat donkere materie nu precies is, en zo nu en dan verschijnen er berichten waarin astronomen hun twijfels over het bestaan ervan kenbaar maken. Nieuw onderzoek door Italiaanse astronomen ontkracht een van die claims, die drie jaar geleden werd geuit. De uitdijingssnelheid van het heelal en de bewegingen van sterren binnen sterrenstelsels zijn niet verklaarbaar als er alleen normale materie zou bestaan, dat wil zeggen: materie die uit atomen bestaat en doorgaans een bron van waarneembare straling is. De hoeveelheid normale materie die we zien oefent simpelweg niet genoeg aantrekkingskracht uit. Deze constatering heeft geleid tot de theorie van de onwaarneembare donkere materie, die stelt dat sterrenstelsels zijn ingebed in kolossale halo’s van dat spul. Drie jaar geleden berichtten astronomen van Case Western Reserve University over een ontdekking die de donkere materie overbodig zou maken. Bij onderzoek van het rotatiegedrag van 153 spiraalstelsels ontdekten zij een empirisch verband tussen de verdeling van het sterlicht in deze stelsels en hun rotatiegedrag. Kortom: er zou niets extra’s – donkere materie dus – nodig zijn om het rotatiegedrag van deze stelsels te kunnen verklaren. De Italiaanse astronoom Chiara Di Paolo en haar collega’s hebben zich nog eens over dat empirische verband gebogen. Zij hebben het rotatiegedrag onderzocht van sterrenstelsels die niet tot de ‘klassieke’ spiraalstelsels behoren. Het eerder gevonden empirische verband gaat voor deze groep stelsels niet op: de omvang van een stelsel en diens morfologische eigenschappen zijn medebepalend voor zijn rotatiegedrag. En daarmee vervalt de twijfel over de aanwezigheid van donkere materie in deze stelsels. (EE)
→ Dark matter exists

25 april 2019
Wetenschappers van het Institute for Advanced Study (Princeton, VS) hebben in gegevens van de zwaartekrachtgolfdetectoren LIGO en Virgo nog eens minstens drie signalen van botsende zwarte gaten opgespoord. Daarnaast zijn vier minder zekere detecties gedaan. De nu ontdekte zwaartekrachtgolven zijn met behulp van speciale software opgespoord in de vrij beschikbare gegevens van de LIGO-Virgo Collaboration (LVC) – het team dat verantwoordelijk was voor de allereerste detectie van zwaartekrachtgolven op 11 februari 2016. Het IAS-team is de eerste groep van ‘buitenstaanders’ die signalen van botsende zwarte gaten hebben ontdekt die door de LVC over het hoofd waren gezien. De nieuwe ontdekkingen hebben betrekking op de eerste waarneemruns die met LIGO en (deels ook) Virgo zijn gedaan. Deze vonden plaats in de periode september 2015 - augustus 2017. Op 1 april jl. is de waarneemrun 3 van start gegaan. Voor deze laatste zijn de zwaartekrachtdetectoren uitgerust met verbeterde hardware. Naar verwachting zal het aantal detecties, mede dankzij betere data-analysemethoden, de komende tijd snel oplopen. [Update 22.30 uur: inmiddels is bekend geworden dat tijdens de pas gestarte derde waarneemrun zwaartekrachtgolven zijn gedetecteerd van twee botsende neutronensterren. Deze gebeurtenis speelde zich af in een sterrenstelsel op 500 miljoen lichtjaar afstand. Het is pas de tweede keer dat zo'n 'lichte' botsing is geregistreerd.] (EE)
→ IAS Researchers Detect Evidence of Six New Binary Black Hole Mergers within LVC Data

25 april 2019
Jonge sterrenstelsels zijn minder rommelig dan verwacht en blijken ook al spiraalarmen, balken en ringen te bevatten. Dat stelt een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Jacqueline Hodge (Universiteit Leiden). De jonge, ver van ons verwijderde, sterrenstelsels waren tot nu toe wazige stipjes, maar werden door de ALMA-telescoop in Chili voor het eerst in meer detail zichtbaar. De onderzoekers publiceren hun bevindingen binnenkort in The Astrophysical Journal. De onderzoekers zoomden in op het sterrenbeeld Oven (Fornax) aan de zuidelijke sterrenhemel. Ongeveer twintig jaar geleden ontdekten astronomen daar een nieuwe verzameling sterrenstelsels die slechts een paar miljard jaar na de oerknal waren ontstaan. Twintig jaar geleden waren de telescopen nog niet goed genoeg en zagen ze de sterrenstelsels op 10 miljard lichtjaar afstand alleen als vage vlekjes. De sterrenkundigen deden hun nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Noord-Chili. Dat is een verzameling radioschotels die op millimetergolflengten opereert en weinig last heeft van gas- en stofwolken rond verre sterrenstelsels. Voor de astronomen kwamen de balken, ringen en spiraalarmen als een verrassing. Ze dachten altijd dat dit soort regelmatige structuren alleen voorkomen bij volgroeide, min of meer tot rust gekomen sterrenstelsels en niet bij jonge sterrenstelsels. De onderzoekers zijn vooral opgetogen over de balkvormige structuren. Balken zijn namelijk een soort buizen die gas naar het centrum van het sterrenstelsel leiden. Daardoor kunnen er snel nieuwe sterren ontstaan. Hoofdonderzoeker Jacqueline Hodge (Universiteit Leiden): "We wisten al dat er snelle stervorming was, maar we konden het niet heel goed verklaren. Dankzij de balkvormige structuren is de snelle stervorming nu veel beter verklaarbaar."Eerder, in 2013, bekeken Jacqueline Hodge en collega's hetzelfde stukje heelal. Toen ontdekten ze dat wat voorheen één sterrenstelsel leek, er vaak twee of meer waren. Nu, in 2019, zagen de astronomen voor het eerst duidelijke structuren. In de toekomst willen de astronomen de jonge sterrenstelsels op meerdere momenten bestuderen. Zo krijgen ze een beeld van de bewegingen in de stelsels en kunnen ze hun hypothese over snelle stervorming toetsen.
→ Oorspronkelijk persbericht

17 april 2019
Wetenschappers hebben de kleine vervormingen in de kosmische achtergrondstraling, zoals die worden veroorzaakt door de zwaartekracht van de materie in het heelal, gebruikt om een verband te ontdekken tussen de helderheid van quasars – de heldere kernen van actieve sterrenstelsels – en de massa van de veel omvangrijkere ‘halo’s’ van donkere materie waarin deze zijn ingebed. De meeste sterrenstelsels in het heelal hebben een superzwaar zwart gat in hun kern. Het overgrote deel van deze kosmische veelvraten is in ruste, maar ongeveer 1 op de 100 is bezig om in hoog tempo materie uit zijn omgeving aan te trekken. Dit accretieproces zorgt ervoor dat de materie in de naaste omgeving van het zwarte gat intense straling produceert. Hierdoor behoren quasars tot de helderste objecten in het heelal. Volgens het meest gangbare scenario voor het ontstaan van kosmische structuren, zijn sterrenstelsels ontstaan uit normale materie die zich op de knooppunten van het zogeheten kosmische web – dat voornamelijk uit onwaarneembare donkere materie bestaat – heeft verzameld. De complexe verdeling van zowel normale als donkere materie vindt op zijn beurt weer zijn oorsprong in kleine dichtheidsfluctuaties in het vroege heelal. Zoals voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie buigen massarijke objecten passerend licht af. Dit verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd verstoort ook de kosmische achtergrondstraling – het oudste ‘licht’ in het heelal. Hierdoor laten grootschalige concentraties van materie – zoals de halo’s van donkere materie waarin de moederstelsels van quasars zijn ingebed – als het ware een vingerafdruk achter in de kosmische achtergrondstraling. Bij nieuw onderzoek onder leiding van de Britse astronoom James Geach is nu een verband ontdekt tussen de helderheid van een quasar en de massa van de bijbehorende halo van donkere materie. Hoe helderder de quasar, des te meer massa is aanwezig in diens omhullende halo van donkere materie. Echt als een verrassing komt deze ontdekking overigens niet. Theoretische modellen voor het ontstaan van quasars hadden al voorspeld dat er een correlatie zou bestaan tussen quasarhelderheid en halomassa. (EE)
→ Planck Reveals Link Between Active Galaxies and Their Dark Matter Environment

16 april 2019
In oude waarnemingsgegevens van het Amerikaanse Chandra X-ray Observatory is een korte uitbarsting van röntgenstraling in het verre heelal ontdekt die vermoedelijk het gevolg was van de botsing van twee neutronensterren - extreem compacte, kleine sterren die overblijven na supernova-explosies. De röntgenuitbarsting, XT2 genoemd, vond plaats op 22 maart 2015, bleef ongeveer een half uur constant van helderheid, en doofde daarna in 6,5 uur uit. Het helderheidsverloop van XT2 komt goed overeen met theoretische voorspellingen van de botsing van twee neutronensterren. Zulke botsingen worden op aarde regelmatig waargenomen in de vorm van extreem energierijke gammaflitsen, maar dat lukt alleen wanneer een van de twee jets die bij de botsing geproduceerd worden min of meer op de aarde is gericht. De röntgenstraling wordt daarentegen in alle richtingen uitgezonden. In de toekomst zouden op basis van soortgelijke röntgenuitbarstingen veel meer neutronensterbotsingen opgespoord kunnen worden. Bij de botsing is vermoedelijk een zogeheten magnetar ontstaan - een zeer snel roterende zware neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. Die zware neutronenster overleefde in elk geval een half uur (en wellicht veel langer), wat astronomen weer informatie biedt over de eigenschappen van neutronenstermaterie. Bij de botsing moeten ook zwaartekrachtgolven geproduceerd zijn, maar vanwege de grote afstand waarop alles zich afspeelde (6,6 miljard lichtjaar) kunnen die op aarde niet meetbaar geweest zijn; bovendien waren de zwaartekrachtgolfdetectoren LIGO en Virgo in maart 2015 niet in bedrijf. De ontdekking van XT2 is gepubliceerd in Nature. (GS)
→ A New Signal for a Neutron Star Collision Discovered

10 april 2019
De Event Horizon Telescope (EHT) – een wereldwijde array van acht radiotelescopen die door internationale samenwerking tot stand is gekomen – is ontworpen om beelden te maken van een zwart gat. Vandaag hebben onderzoekers van de EHT, via gecoördineerde persconferenties over de hele wereld, bekendgemaakt dat ze hun doel hebben bereikt. Ze hebben het eerste directe visuele bewijs gepresenteerd van een superzwaar zwart gat en zijn schaduw. Deze doorbraak is vandaag aangekondigd in een reeks van zes artikelen die vandaag in een speciaal nummer van de Astrophysical Journal Letters zijn gepubliceerd. De foto toont het zwarte gat in het centrum van Messier 87, een kolossaal sterrenstelsel in de nabije Virgocluster. Het zwarte gat is 55 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd en heeft 6,5 miljard keer zoveel massa als de zon. Zwarte gaten zijn uitzonderlijke kosmische objecten met enorme massa’s, maar extreem compacte afmetingen. Deze objecten beïnvloeden hun omgeving op extreme wijze. Ze vervormen de ruimtetijd en verhitten het hen omringende materiaal tot enorm hoge temperaturen. ‘In een heldere omgeving, zoals een schijf van gloeiend gas, verwachten we dat een zwart gat een donker gebied veroorzaakt, vergelijkbaar met een schaduw – iets dat voorspeld is door Einsteins algemene relativiteitstheorie, maar dat we tot nu toe nog nooit hadden gezien,’ legt Heino Falcke van de Radboud Universiteit en voorzitter van de wetenschappelijke raad van de EHT uit. ‘Deze schaduw, veroorzaakt door het gravitationeel afbuigen en invangen van licht door de waarnemingshorizon, openbaart veel over de aard van deze fascinerende objecten en heeft ons in staat gesteld om de enorme massa van het zwarte gat in M87 te meten.’ Diverse kalibratie- en beeldweergavemethoden hebben het bestaan aan het licht gebracht van een ringachtige structuur met een donker centraal gebied – de schaduw van het zwarte gat – dat gedurende meerdere onafhankelijke EHT-waarnemingen standhield. Bij de EHT-waarnemingen wordt gebruik gemaakt van een techniek die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd. Bij deze techniek worden ver uiteen gelegen telescoopfaciliteiten met elkaar gesynchroniseerd en wordt de draaiing van onze planeet benut om één enorme radiotelescoop ter grootte van de aarde na te bootsen voor waarnemingen op een golflengte van 1,3 millimeter. Op die manier bereikt de EHT een hoekoplossend vermogen van 20 microboogseconden – voldoende om vanuit een café in Parijs een krant in New York te kunnen lezen. (EE)
→ Volledig persbericht

10 april 2019
Vandaag, 10 april, presenteren astronomen de eerste resultaten van waarnemingen die in 2017 zijn gedaan met de Event Horizon Telescope (EHT). De resultaten worden op zes plaatsen ter wereld tegelijk gepresenteerd. De EHT is een groot netwerk van radiotelescopen dat speciaal tot doel heeft om de naaste omgeving van de superzware zwarte gaten in het hart van ons Melkwegstelsel en dat in het elliptische reuzenstelsel M87 in beeld te brengen. De persconferentie in Brussel is vanaf 15.00 uur te volgen via de webpagina Black Hole Research van de Radboud Universiteit in Nijmegen – een van de instituten die bij het EHT-project betrokken zijn. Dezelfde stream kan ook rechtstreeks worden bekeken via het YouTube-kanaal van de Europese Commissie. Een overzicht van de overige locaties is te vinden op de website van de Event Horizon Telescope. Kort na het begin van de persconferentie zullen ook diverse persberichten over de resultaten verschijnen, onder meer van ESO. (EE)

9 april 2019
De twee detectoren van LIGO zijn weer in bedrijf. De afgelopen maanden hebben ze een flinke upgrade ondergaan, en sinds 1 april worden er weer naar passerende zwaartekrachtgolven gespeurd. Het was vrijwel direct alweer prijs: opnieuw is een botsing van twee zwarte gaten gedetecteerd. Zwaartekrachtgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die door snel bewegende objecten met veel massa worden veroorzaakt, ongeveer zoals de kielzog van een boot die over een meer vaart. In 2016 deed LIGO zijn eerste registratie, en inmiddels staat de teller al op twaalf. Nu de twee identieke LIGO-detectoren in Livingston, Louisiana, en Hanford, Washington, zijn opgewaardeerd, zullen naar verwachting ongeveer één keer per week zwaartekrachtgolven worden gedetecteerd. Die voorspelling kwam direct al uit, want slechts een week na hun herstart registreerden de detectoren de zwaartekrachtgolven van twee botsende zwarte gaten in een sterrenstelsel op bijna 5 miljard lichtjaar afstand. Bij de waarneming was ook de Virgo-detector in Italië betrokken. De nieuwe reeks waarnemingen gaat waarschijnlijk meer dan een jaar duren. Er wordt gerekend op een rijke oogst aan botsende zwarte gaten en neutronensterren. (EE)
→ LIGO has spotted another gravitational wave just after turning back on (New Scientist)

2 april 2019
In de kern van Cygnus A, een radiosterrenstelsel op 760 miljoen lichtjaar afstand, is een zogeheten stoftorus gedetecteerd - een brede, dikke ring van stof waar we vanaf de aarde onder een hoek tegenaan kijken, en die de heldere kern van Cygnus A grotendeels aan het zicht onttrekt. De radiostraling van de stoftorus is waargenomen door de Amerikaanse Very Large Array - een netwerk van enkele tientallen radioschotels in New Mexico. De torus heeft een middellijn van ca. 1800 lichtjaar. Cygnus A is een van de meest nabije voorbeelden van een active galactic nucleus (AGN, actieve sterrenstelselkern). Het gaat daarbij om een superzwaar zwart gat - 2,5 miljard maal zo zwaar als de zon in het geval van Cygnus A -dat materie uit zijn omgeving opslokt en daarbij ook twee jets (straalstromen) van elektrisch geladen deeltjes de ruimte in blaast, in tegenovergestelde richtingen. Eind jaren zeventig opperden astronomen, onder wie Peter Barthel van de Rijksuniversiteit Groningen, dat de nogal uiteenlopende soorten AGN's (quasars, blazars, Seyferststelsels, radiostelsels) in feite allemaal gelijk aan elkaar zijn, en dat hun verschillen verklaard kunnen worden doordat we ze vanaf de aarde onder een andere hoek zien: meer van opzij, of min of meer loodrecht van boven, zodat een van de jets in onze richting wijst. Dat zogeheten unificatiemodel vereiste wel dat er rond de heldere kern een dikke stoftorus zou moeten liggen. Zo'n torus is nu dus voor het eerst direct waargenomen bij een groot, helder radiosterrenstelsel. Toekomstige waarnemingen, onder andere met het ALMA-observatorium, moeten meer details van de stoftorus aan het licht kunnen brengen. De nieuwe waarnemingen zijn gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters. (GS)
→ VLA Makes First Direct Image of Key Feature of Powerful Radio Galaxies

27 maart 2019
Een team van astronomen, onder leiding van de Nederlander Pieter van Dokkum, heeft een tweede ‘ultradiffuus’ sterrenstelsel ontdekt dat vrijwel geheel uit normale materie (sterren, gas en stof) lijkt te bestaan (Astrophysical Journal Letters, 20 maart). Net als zijn voorganger DF2, waarvan het bestaan vrijwel precies een jaar geleden werd bekendgemaakt, bevindt het stelsel – DF4 – zich in de nabijheid van het elliptische stelsel NGC 1052. DF4 lijkt als twee druppels water op DF2. Het is net zo groot, heeft dezelfde vorm en oppervlaktehelderheid, bevindt zich op vrijwel dezelfde afstand en bevat ook een populatie van heldere bolvormige sterrenhopen. Het lijkt er dus op dat DF2 niet op zichzelf staat, en dat er een hele klasse van grote, zwakke sterrenstelsels bestaat die om de een of andere reden weinig of geen donkere materie bevatten. De twee ultradiffuse sterrenstelsels zijn opgespoord met de Dragonfly Telescope Array, een lenzenkijker bestaande uit 48 ‘gewone’ telelenzen. Dat ze geen donkere materie bevatten is vastgesteld met de Keck I-telescoop op Hawaï, waarmee de snelheden zijn gemeten van een aantal bolvormige sterrenhopen in de beide stelsels. Een goede verklaring voor het ‘luchtige’ karakter van deze sterrenstelsels is er nog niet. Tot nu toe gingen astronomen er eigenlijk van uit dat donkere materie een normaal ingrediënt van sterrenstelsels is. (EE)
→ Two New Studies Confirm That Galaxies Lacking Dark Matter Do in Fact Exist

19 maart 2019
Met het ALMA-observatorium (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in Noord-Chili is de straling gedetecteerd van grote hoeveelheden stof in het verre sterrenstelsel MACS0416_Y1, op 13,2 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Eridanus. Door de grote afstand zien we het stelsel zoals het er 600 miljoen jaar na de oerknal uitzag. De ontdekking doet vermoeden dat er in dit stelsel 300 miljoen jaar na de oerknal al een geboortegolf van nieuwe sterren plaatsvond. Metingen met grote telescopen op aarde en in de ruimte laten zien dat de huidige sterren in het stelsel (ook nu vindt er een geboortegolf plaats) ca. vier miljoen jaar oud zijn. Volgens Japanse astronomen moet er echter een eerdere geboortegolf hebben plaatsgevonden. Stofdeeltjes ontstaan namelijk wanneer sterren aan het eind van hun leven supernova-explosies ondergaan, en in vier miljoen jaar tijd kan er nooit zo veel stof zijn gevormd als nu is waargenomen. In The Astrophysical Journal schrijven de onderzoekers nu dat de eerste geboortegolf waarschijnlijk 300 miljoen jaar na de oerknal van start ging, en ongeveer 100 miljoen jaar duurde. Daarna bleef het zo'n 200 miljoen jaar relatief rustig in MACS0416_Y1, totdat de huidige, tweede geboortegolf een aanvang nam. (GS)
→ The Rise and Fall of Ziggy Star Formation and the Rich Dust from Ancient Stars

18 maart 2019
Een internationaal team van astrofysici nam voor de eerste keer waar dat de jet van een quasar minder krachtig is op lange radiogolflengten dan eerder voorspeld. Deze ontdekking geeft nieuwe inzichten in de evolutie van quasar jets. De observatie deden ze met de internationale Low Frequency Array (LOFAR) telescoop, die hoge resolutie afbeeldingen maakte van de quasar 4C+19.44 meer dan 5 miljard lichtjaar verwijderd van de aarde. Superzware zwarte gaten, miljoenen keren zwaarder dan onze zon, bevinden zich in het centrale gebied van sterrenstelsels. Ze worden nog groter door nabijgelegen gas en stof aan te zuigen. Als de materie op hoge snelheid het zwarte gat invalt schijnt de materie helder en staat de bron bekend als een quasar. Een gedeelte van dit invallende gas en stof wordt niet verteerd, maar wordt in plaats daarvan naar buiten geschoten in de vorm van zogenaamde jets, ook wel straalstromen genoemd, die door het omringende sterrenstelsel heen miljoenen lichtjaren de intergalactische ruimte in schieten. Deze jets stralen fel op radiogolflengten en bestaan ​​uit deeltjes die versnellen tot bijna de snelheid van het licht. Het is nog onduidelijk hoe deze deeltjes een dergelijke hoge energie bereiken die niet haalbaar is op aarde. De ontdekking van de quasar 4C+19.44 geeft nieuwe inzichten in de balans tussen de energie in het gebied rondom de quasar en de energie aanwezig in de jet. Deze bevinding duidt op een intrinsieke eigenschap van de bron in plaats van op absorptie-effecten. Het impliceert dat het beschikbare energiebudget om deeltjes te versnellen en de balans tussen de energie opgeslagen in de deeltjes en in het magnetische veld, minder is dan verwacht. "Dit is een belangrijke ontdekking die de komende jaren zal worden gebruikt om simulaties van jets te verbeteren. We namen voor de eerste keer een nieuwe eigenschap van deeltjesversnelling waar in de energie van de quasar jets op lange radiogolflengten. Een onverwacht gedrag dat onze interpretatie van hun evolutie verandert.", Aldus prof. Francesco Massaro van de Universiteit van Turijn. "We wisten dat dit al ontdekt was in andere kosmische bronnen, maar het was nog nooit eerder in quasars waargenomen." Het internationale team van astrofysici had de jet van de quasar 4C+19.44 waargenomen op korte radiogolflengten, in zichtbaar licht en in röntgenstraling. Door de bijdrage van de LOFAR afbeeldingen konden astrofysici deze ontdekking doen. LOFAR is de eerste radiofaciliteit die op lange radiogolflengten werkt en die scherpe beelden produceert met een resolutie die vergelijkbaar is met die van de Hubble Space Telescope. "We hebben dit experiment kunnen uitvoeren dankzij de hoogste resolutie ooit behaald op deze lange radiogolflengten, mogelijk gemaakt door LOFAR." zei dr. Adam Deller, een astrofysicus van de Technische Universiteit van Swinburne, die heeft bijgedragen aan de LOFAR gegevensanalyse en beeldvorming van 4C +19.44, terwijl hij bij ASTRON in Nederland de kern is van de LOFAR samenwerking. Dr. Raymond Oonk, astronoom bij ASTRON en de Universiteit van Leiden en Dr. Javier Moldon, astronoom aan de Universiteit van Manchester, legden uit: "We hebben nieuwe kalibratietechnieken voor LOFAR ontwikkeld en dit heeft ons in staat gesteld om compacte radiostructuren in de quasar jet te onderscheiden, ook wel radioknopen (radio knots) genoemd, en hun uitgezonden licht te meten. Dit resultaat was onverwacht en vereist in de toekomst uitgebreider onderzoek. Nieuwe inzichten en aanwijzingen over deeltjesversnelling zullen binnenkort komen dankzij de internationale stations van LOFAR." De observatie uitgevoerd op de radio jet van 4C + 19,44 werd ontworpen door dr. D.E. Harris, leidinggevende van prof. Francesco Massaro, toen hij enkele jaren geleden werkte aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Hij voerde de waarneming uit in samenwerking met dr. Raffaella Morganti en zijn vrienden en collega's bij ASTRON. Hij kreeg nog de gelegenheid om voorlopige resultaten te zien voordat hij op 6 december 2015 overleed. Deze publicatie, gepubliceerd in het eerste maart nummer van The Astrophysical Journal, is ter nagedachtenis aan een carrière die een groot deel van de geschiedenis van de radioastronomie omvatte.
→ Origineel persbericht

13 maart 2019
Een internationaal onderzoeksteam, onder leiding van Japanse astronomen, heeft 83 nieuwe quasars ontdekt in het verre (en dus vroege) heelal. Quasars, de heldere kernen van sterrenstelsels, ontlenen hun energie aan zwarte gaten die miljoenen tot miljarden keren zoveel massa hebben als onze zon. Hoewel de kolossen zelf niet rechtstreeks waarneembaar zijn, verraden ze hun bestaan door de enorme hoeveelheid energie die zij genereren door grote hoeveelheden materie op te slokken. De 83 quasars zijn opgespoord bij een gerichte zoekactie met de Subaru-telescoop op Hawaï. Ze zijn allemaal ongeveer 13 miljard lichtjaar van ons verwijderd. De verste van het stel heeft een afstand van 13,05 miljard lichtjaar en behoort daarmee tot de drie verste quasars die we kennen. Vanwege de eindige snelheid van het licht, heeft het schijnsel van de verre quasars er ruwweg 13 miljard jaar over gedaan om de aarde te bereiken. Ze geven dus een beeld van hoe het heelal eruitzag toen het meer dan tien keer zo jong was als nu. Uit de survey blijkt dat de gemiddelde afstand tussen de superzware zwarte gaten ruwweg een miljard lichtjaar bedraagt. Theoretisch werd het mogelijk geacht dat de vroege quasars zodanig veel energie produceerden, dat ze een belangrijke rol hebben gespeeld bij de ionisatie van het waterstofgas waarmee het heelal aanvankelijk gevuld was. Daarvoor lijken hun aantallen echter te gering te zijn geweest. (EE)
→ Astronomers Discover 83 Supermassive Black Holes in the Early Universe

5 maart 2019
Het Sigaarstelsel (M82), een zeer actief sterrenstelsel in het sterrenbeeld Grote Beer, vertoont een grote stervormingsactiviteit, maar ook een krachtige galactische wind: vanuit de kern van het stelsel stroomt gas en stof met hoge snelheid de intergalactische ruimte in. Nieuwe waarnemingen, verricht met SOFIA (een infraroodtelescoop aan boord van een vliegtuig), laten nu zien dat die galactische wind ook een magnetisch veld met zich mee trekt, tot minstens 2000 lichtjaar buiten de kern van het stelsel. SOFIA meet de ver-infraroodstraling van langgerekte stofdeeltjes, die zich oriënteren langs de magnetische veldlijnen. Het magnetisch veld vertoont dezelfde oriëntatie als de galactische wind - loodrecht op de centrale schijf van het stelsel.  De SOFIA-metingen werpen een nieuw licht op de evolutie van actieve sterrenstelsels. Vergelijkbare processen bij andere actieve sterrenstelsels kunnen in de jeugd van het heelal de oorzaak zijn geweest van de (relatief zwakke) magnetische velden in de intergalactische ruimte. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters. (GS)
→ Galactic Wind Provides Clues to Evolution of Galaxies

26 februari 2019
Voor het eerst hebben astronomen een ultra-diffuus sterrenstelsel (ultra diffuse galaxy, UDG) ontdekt dat zich niet in een cluster bevindt. Daarmee komt de standaardtheorie voor het ontstaan van deze merkwaardige sterrenstelsels op de helling te staan. Ultra-diffuse sterrenstelsels zijn qua afmetingen vergelijkbaar met ons eigen Melkwegstelsel, maar ze bevatten honderd tot duizend maal zo weinig sterren, waardoor ze moeilijk detecteerbaar zijn. Tot nu toe zijn UDG's alleen aangetroffen in clusters van sterrenstelsels. Algemeen wordt aangenomen dat ze hun gasvoorraad (het materiaal waaruit sterren ontstaan) zijn kwijtgeraakt door interacties met andere sterrenstelsels in de cluster. DGSAT I, ontdekt door de 10-meter Keck-telescoop op Mauna Kea, Hawaii, bevindt zich echter niet in een cluster. Het solitaire stelsel heeft bovendien een heel opmerkelijke chemische samenstelling. Het bevat vrijwel geen ijzer, maar wél een 'normale' hoeveelheid magnesium, terwijl die twee elementen toch allebei geproduceerd worden in het inwendige van sterren en vervolgens bij supernova-explosies de ruimte in geblazen worden. De nieuwe resultaten, gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zetten dus niet alleen vraagtekens bij het ontstaan van UDG's, maar wijzen ook op het bestaan van onbekende processen die ertoe leiden dat het diffuse stelsel magnesium beter 'vasthoudt' dan ijzer. (GS)
→ Anemic Galaxy Reveals Deficiencies in Ultra-Diffuse Galaxy Formation Theory

21 februari 2019
Astronomen hebben met radiotelescopen op vijf continenten de aanwezigheid van een smalle straalstroom waargenomen die afkomstig is van de enige bekende bron van twee samensmeltende neutronensterren, ontdekt via zwaartekrachtgolven. Het resultaat wordt deze week gepubliceerd in Science. Vanuit Nederland nam zowel de Westerbork Radiotelescoop als de dataprocessor van JIVE deel aan de waarneemcampagne. Bij dit resultaat zijn bovendien astronomen betrokken van diverse instituten in Nederland (JIVE, Radboud Universiteit, TU Delft, Universiteit Leiden, SRON). De twee Amerikaanse LIGO-detectoren en de Europese Virgo-detector namen in augustus 2017 zwaartekrachtgolven waar van de botsing van twee neutronensterren. Neutronensterren zijn zeer compacte sterren met ruwweg de massa van de zon, maar de grootte van een stad als Amsterdam. GW170817 vond plaats in een sterrenstelsel op een afstand van 130 miljoen lichtjaar van de aarde, en is de enige versmelting van dit type die tot nu is waargenomen. Na de LIGO/Virgo-detectie richtten astronomen een scala aan telescopen op deze bron, over het hele elektromagnetisch spectrum (van gamma- en röntgen- tot optische en radiotelescopen). 200 dagen na de detectie ving een netwerk van telescopen in Europa, Afrika, Azië, Oceanië en Noord-Amerika radiostraling op van de straalstroom (jet) die afkomstig is van de gewelddadige botsing. Het internationale waarneemteam stond onder leiding van Giancarlo Ghirlanda van het National Institute for Astrophysics (INAF) in Italië. De neutronensterversmelting was de eerste gebeurtenis waarbij het mogelijk was om de detectie van zwaartekrachtgolven te koppelen aan een object dat licht uitzendt. Na de versmelting werd een grote hoeveelheid materiaal de ruimte in geslingerd, wat een schil rond het object vormde. De evolutie daarvan is door astronomen op diverse golflengten gevolgd. Een aantal vragen werd daarmee echter niet beantwoord. Teamleider Ghirlanda: ‘We verwachtten dat het materiaal deels via een jet zou worden uitgestoten maar het was onduidelijk of het door de omringende schil heen zou kunnen breken.’ Om die vraag te kunnen beantwoorden hadden de astronomen zeer gevoelige radio-opnamen met een heel hoge resolutie nodig. Daarbij gebruikten ze de techniek van de Very Long Baseline Interferometry (VLBI), die radiotelescopen over de hele wereld combineert. De astronomen keken op 12 maart 2018 in de richting van de bron met 33 radiotelescopen uit het Europese VLBI-netwerk, e-MERLIN in het VK, de Australian Long Baseline Array in Australië en Nieuw-Zeeland, en de Very Long Baseline Array in de VS. De data van deze waarneemcampagne werden met geavanceerde technieken verwerkt bij JIVE in Dwingeloo, Nederland, wat een beeld opleverde met een resolutie die is te vergelijken met het zien van een man op de maan vanaf de aarde. De expanderende schil of bel rond de bron heeft in deze vergelijking de afmeting van een vrachtwagen. Maar de VLBI-waarnemingen lieten een compacter beeld zien. ‘Dit komt overeen met de verwachting. We hebben de waarnemingen vergeleken met de modellen en alleen een straalstroom is compact genoeg om de waarnemingen te verklaren’, zegt coauteur Om Sharan Salafia (INAF). Het team stelde vast dat de jet evenveel energie bevat als alle sterren in onze Melkweg samen gedurende een jaar produceren. ‘En al die energie zat opgesloten in een straalstroom die maar 1 lichtjaar groot is’, merkt coauteur Zsolt Paragi (JIVE) op. Naar verwachting worden in de komende jaren meer neutronensterversmeltingen gedetecteerd. ‘Op basis van onze resultaten verwachten we dat minstens 10% van alle gebeurtenissen een jet zal produceren’, voegt coauteur Benito Marcote (JIVE) toe.
→ Oorspronkelijk persbericht

20 februari 2019
In de nabije Draaikolkstelsel (M51) en diens begeleider (M51b) zijn twee superzware zwarte gaten bezig om materie uit hun omgeving op te slokken. Daarbij komt röntgenstraling vrij, maar eigenlijk veel te weinig voor objecten van dit kaliber. Een bescheiden neutronenster in M51 steekt het tweetal in röntgenopzicht naar de kroon.  In het centrum van zowel M51 als M51b schuilt een zwart gat van miljoenen zonsmassa’s. De beide sterrenstelsels zijn bezig om samen te smelten, en dat zou ertoe moeten leiden dat er veel gas en stof naar hun centrale zwarte gaten stroomt.  Toch komt er relatief weinig röntgenstraling uit de kernen van de sterrenstelsels. Dat werd tot nu toe verklaard door aan te nemen dat hun zwarte gaten door zoveel stof en gas omgeven zijn, dat de straling wordt getemperd. Nieuw onderzoek, gebaseerd op gegevens van de röntgensatelliet NuSTAR, trekt deze verklaring echter in twijfel.  Met NuSTAR kunnen astronomen door het gas en stof rond de zwarte gaten heen kijken, en daarbij is vastgesteld dat ze dan nog steeds minder röntgenstraling produceren dan verwacht. Onduidelijk is of dit blijvend zo is of dat hun röntgenhelderheid in de toekomst (weer) zal toenemen.  Verrassend genoeg laten de NuSTAR-gegevens zien dat een miljoenen keren kleiner object in M51 bijna net zo veel röntgenstraling produceert als de superzware zwarte gaten. Het gaat om een neutronenster, het compacte restant van een ster die als supernova is geëxplodeerd.  Neutronensterren staan erom bekend dat ze veel straling kunnen produceren, maar die in M51 is helderder dan gemiddeld: hij behoort tot de klasse van de ultraheldere neutronensterren. Berekeningen laten zien dat de intense straling van dergelijke neutronensterren kan worden veroorzaakt door sterkte magnetische velden. (EE)
→ In Colliding Galaxies, a Pipsqueak Shines Bright

17 februari 2019
Een internationaal team van meer dan 200 astronomen uit 18 landen heeft de eerste fase gepubliceerd van een grote nieuwe, ongekend gevoelige radiosurvey van de hemel die is uitgevoerd met de Low Frequency Array (LOFAR) telescoop. De survey toont honderdduizenden nooit eerder waargenomen sterrenstelsels en werpt nieuw licht op tal van onderzoeksterreinen, waaronder de fysica van zwarte gaten en de evolutie van clusters van sterrenstelsels. Het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics heeft een speciaal nummer gewijd aan de eerste 26 onderzoeksartikelen die de survey en zijn eerste resultaten beschrijven. De radioastronomie toont processen in het heelal die we met optische instrumenten niet kunnen waarnemen. Bij het eerste deel van de hemelsurvey heeft LOFAR een kwart van de noordelijke hemel op lage radiofrequenties waargenomen. Ongeveer tien procent van deze gegevens is nu openbaar gemaakt. De vrijgegeven data omvatten 300.000 bronnen, bijna allemaal sterrenstelsels in het verre heelal. Hun radiosignalen hebben miljarden lichtjaren afgelegd voordat ze de aarde bereikten.Huub Röttgering van de Universiteit Leiden: ‘Als we een radiotelescoop op de hemel richten zien we voornamelijk straling uit de onmiddellijke omgeving van enorme zwarte gaten. Met LOFAR hopen we het antwoord te vinden op de fascinerende vraag waar al deze zwarte gaten vandaan komen.' Wat we al weten is dat zwarte gaten nogal slordige eters zijn. Wanneer er gas op hen valt, stoten ze jets van materie uit die op radiogolflengten waarneembaar zijn. Philip Best van de Universiteit van Edinburgh (VK) voegt daaraan toe: ‘LOFAR heeft een uitzonderlijke gevoeligheid en daardoor kunnen we zien dat de meest massarijke sterrenstelsels stuk voor stuk jets vertonen. Dat betekent dat hun zwarte gaten onophoudelijk aan het ‘eten' zijn.'Clusters zijn groepen van honderden tot duizenden sterrenstelsels. Al tientallen jaren is bekend dat wanneer twee van die clusters samensmelten, ze over afstanden van miljoenen lichtjaren radio-emissie kunnen produceren. Vermoed wordt dat deze straling afkomstig is van deeltjes die tijdens het samengaan van de clusters worden versneld. Amanda Wilber van de Universiteit van Hamburg (Duitsland) licht dat nader toe: ‘Met radiowaarnemingen kunnen we straling detecteren van het ijle medium tussen de sterrenstelsels. Deze straling wordt opgewekt door krachtige schokken en turbulentie. LOFAR stelt ons in staat om veel meer van deze bronnen te detecteren en te begrijpen wat hen aandrijft.' Annalisa Bonafede van de Universiteit van Bologna en INAF (Italië) voegt daaraan toe: ‘Wat we met LOFAR beginnen te zien is dat ook sommige clusters die níét samensmelten deze emissie vertonen, zij het op een heel laag niveau dat voorheen niet detecteerbaar was. Deze ontdekking vertelt ons dat er, naast onderlinge fusies, ook andere verschijnselen bestaan die een grootschalige versnelling van deeltjes kunnen veroorzaken.'‘Overal in het heelal kom je magnetisch velden tegen, en we willen begrijpen hoe dit komt. Het meten van magnetische velden in de intergalactische ruimte is vaak moeilijk, omdat zij heel erg zwak zijn. De ongekende nauwkeurigheid van de LOFAR-waarnemingen heeft ons in staat gesteld om het effect te meten van kosmische magnetische velden op radiogolven van een reusachtig radiosterrenstelsel met een diameter van 11 miljoen lichtjaar. Dit onderzoek laat zien hoe we LOFAR kunnen gebruiken om de oorsprong van kosmische magnetische velden beter te leren begrijpen', legt Shane O'Sullivan van de Universiteit van Hamburg uit. Het maken van laagfrequente radiokaarten van de hemel kost aanzienlijke hoeveelheden telescoop- en rekentijd, en er zijn grote teams nodig om de verzamelde gegevens te analyseren. ‘LOFAR produceert enorme hoeveelheden data - we moeten het equivalent van tien miljoen dvd's met gegevens verwerken. De LOFAR-surveys zijn onlangs mogelijk geworden dankzij een wiskundige doorbraak in de wijze waarop we de interferometrie begrijpen', zegt Cyril Tasse van de radioastronomische waarneempost van de Sterrenwacht van Parijs in Nançay (Frankrijk).‘We hebben samengewerkt met SURF in Nederland om de enorme hoeveelheden data op efficiënte wijze om te zetten in beelden van hoge kwaliteit. Deze beelden zijn nu openbaar en zullen astronomen in staat stellen om de evolutie van sterrenstelsels ongekend gedetailleerd te onderzoeken', zegt Timothy Shimwell van ASTRON en de Universiteit Leiden. Het reken- en datacentrum van SURF, dat bij SURFsara in Amsterdam is ondergebracht, werkt voor 100 procent op duurzame energie en slaat meer dan 20 petabytes aan LOFAR-data op. ‘Dat is meer dan de helft van alle gegevens die de LOFAR-telescoop tot op heden heeft verzameld. Het is de grootse verzameling van astronomische gegevens ter wereld. Het verwerken van al die data stelt wetenschappers voor een grote uitdaging. Wat normaal gesproken eeuwen aan rekentijd op een gewone computer had gekost, is met behulp van het snelle rekencluster (Grid) en onze expertise in minder dan een jaar verwerkt', zegt Raymond Oonk (SURFsara).De LOFAR-telescoop, de Low Frequency Array, heeft het unieke vermogen om de hemel gedetailleerd in kaart te brengen op metergolflengten. LOFAR wordt beheerd door ASTRON en geldt als de voornaamste telescoop in zijn soort. ‘Deze hemelkaart zal een prachtige wetenschappelijke nalatenschap voor de toekomst zijn. Het siert de ontwerpers van LOFAR dat deze telescoop zo goed presteert', zegt Carole Jackson, algemeen directeur van ASTRON.De 26 onderzoeksartikelen in het speciale nummer van Astronomy & Astrophysics zijn gebaseerd op slechts de eerste twee procent van de hemelsurvey. Het team streeft ernaar om gevoelige hoge-resolutiebeelden van de hele noordelijke hemel te maken, waarop alles bij elkaar 15 miljoen radiobronnen te zien zullen zijn. ‘Stel je eens voor welke ontdekkingen dat kan opleveren. Ik kijk ernaar uit', zegt Jackson. ‘Daartussen zullen de eerste zware zwarte gaten zitten die zich vormden toen het heelal nog maar een ‘baby' was, van slechts een paar procent van zijn huidige leeftijd', voegt Röttgering daaraan toe.
→ Origineel persbericht

7 februari 2019
Aan de hand van gegevens van de Europese satelliet Gaia hebben astronomen een nieuw tijdschema gemaakt voor de botsing tussen het Andromedastelsel (M31) en onze eigen Melkweg. Daarbij is ook de invloed van het kleinere Driehoekstelsel (M33) in rekening gebracht. Gaia heeft de afzonderlijke posities en snelheden van duizenden sterren in de beide extragalactische stelsels gemeten. Daaruit kunnen niet alleen de ruimtelijke bewegingen van de stelsels worden afgeleid, maar ook hun rotatiesnelheden – iets wat nog niet eerder was gelukt. Door de nieuwe meetwaarden te combineren met al beschikbare gegevens, hebben de astronomen kunnen vaststellen hoe M31 en M33 ten opzichte van elkaar en ten opzichte van het Melkwegstelsel bewegen. Vervolgens is berekend hoe de trage dans tussen de drie stelsels zich de komende miljarden jaren zal ontwikkelen. De modellen laten zien dat M33 bezig is om voor de eerste keer naar M31 toe te vallen. Het stelsel beweegt dus niet in een lange omloopbaan om M31, wat ook een mogelijkheid was. Het gevolg hiervan is dat de beweging van het Andromedastelsel iets zal afwijken ten opzichte van eerdere berekeningen. De botsing met het Melkwegstelsel zal daardoor eerder schampend zijn dan frontaal. Ook komt de botsing later dan gedacht: niet over 3,9 miljard jaar, maar over 4,5 miljard jaar. (EE)
→ Gaia clocks new speeds for Milky Way-Andromeda collision http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/

6 februari 2019
Met de Europese Very Large Telescope is een zogeheten Herbig-Haro-object gefotografeerd in de Grote Magelhaense Wolk. Een Herbig-Haro-object is een straal van materie die door een jonge ster – in dit geval een object van ongeveer twaalf zonsmassa’s – is uitgestoten. Het is voor het eerst dat zo’n ‘jet’ buiten onze Melkweg in zichtbaar licht is waargenomen. De Grote Magelhaense Wolk is een satellietstelsel van de Melkweg dat vooral vanaf het zuidelijk halfrond goed te zien is. Met een afstand van slechts ongeveer 160.000 lichtjaar ligt het praktisch voor onze deur. Niet alleen ligt de GMW dicht bij huis, we zien zijn enige spiraalarm ook nog eens van bovenaf, waardoor astronomen goed zicht hebben op de daarin aanwezige stervormingsgebieden. Het recent ontdekte Herbig-Haro-object – HH 1177 – is aangetroffen in het stervormingsgebied N180 B, waar ESO vandaag een schitterende opname heeft vrijgegeven. Met een lengte van bijna 33 lichtjaar is het een van de langste jets van dit type die ooit zijn waargenomen. De jet is sterk gecollimeerd: hij wordt naar het uiteinde toe nauwelijks breder. Herbig-Haro-objecten geven inzicht in de vroege levensfasen van sterren. Jonge sterren zijn omgeven door een accretieschijf waarin zich materiaal ophoopt dat de ster uit zijn omgeving verzamelt. Niet al het gas in de accretieschijf bereikt de ster: een deel ervan wordt in de vorm van twee jets loodrecht op de schijf terug de ruimte in geblazen. Astronomen hebben ontdekt dat zowel zware als lichte sterren gecollimeerde jets zoals HH 1177 uitstoten. Dat doen ze ongeveer op dezelfde manier, wat erop wijst dat de vorming van zware sterren op vergelijkbare wijze verloopt als die van hun lichtere tegenhangers. (EE)
→ Bellen van gloednieuwe sterren

31 januari 2019
Astronomen die de Hubble-ruimtetelescoop gebruikten om de bolvormige sterrenhoop NGC 6752 te onderzoeken, hebben een onverwachte vondst gedaan. Ze ontdekten een dwergsterrenstelsel in onze kosmische achtertuin, slechts 30 miljoen lichtjaar hier vandaan (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters). Aan de rand van het beeldveld van de Advanced Camera for Surveys waarmee NGC 6752 werd bekeken, was een compacte verzameling sterren te zien. Uit nadere inspectie bleek dat deze sterren geen deel uitmaken van de sterrenhoop, die tot onze eigen Melkweg behoort, maar zich miljoenen lichtjaren verder weg bevinden. Het langwerpige sterrenstelsel, dat de bijnaam Bedin 1 heeft gekregen, is van bescheiden afmetingen. Zijn lengte bedraagt slechts 3000 lichtjaar. Het lijkt te gaan om een sferoïdaal dwergstelsel – een sterrenstelsel dat niet veel licht produceert en voornamelijk uit oude sterren bestaat. Uit de eigenschappen van die sterren leiden astronomen af dat het stelsel ongeveer 13 miljard jaar oud is – bijna net zo oud als het heelal. Waarschijnlijk gaat het om een galactisch ’fossiel’: een klein sterrenstelsel dat miljarden jaren uit de greep van grotere sterrenstelsels is gebleven en niet – zoals de meeste van zijn soortgenoten – is opgeslokt. (EE)
→ Hubble Fortuitously Discovers a New Galaxy in the Cosmic Neighbourhood

31 januari 2019
Sterrenkundigen hebben uit het gerimpelde radiosignaal van een ontplofte ster afgeleid hoe de supernova-in-wording en zijn begeleidende ster om elkaar heen bewogen. De ontdekking is het gevolg van een toevallige ontmoeting van de Leidse sterrensimulatiespecialist Simon Portegies Zwart met een Israëlische sterrenkundige Almog Yalinewic bij de lift van het Canadian Institute for Theoretical Astrophysics van de universiteit van Toronto. Het artikel dat de bevindingen beschrijft, is geaccepteerd voor publicatie in the Astrophysical Journal Letters. Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden) noemt de publicatie een gelukstreffer: ‘Bij de lift van het instituut in Canada waar ik te gast was, kwam ik postdoc Almog Yalinewich tegen. Hij staarde zuchtend naar een grafiek met rimpelingen in de radiostraling van supernova SN 1979C.’ Portegies Zwart en Yalinewich raakten aan de praat en besloten om het probleem met simulaties te lijf te gaan op de Leidse supercomputer van Portegies Zwart. De onderzoekers lieten de supercomputer verschillende scenario’s doorrekenen. Ze vergeleken de simulatieresultaten vervolgens met de tien jaar aan gegevens die van supernova SN1979C beschikbaar zijn. Uiteindelijk konden de onderzoekers laten zien dat de supernova waarschijnlijk is veroorzaakt door een ster die ongeveer achttien keer zwaarder is dan de zon. Bovendien moet er voorafgaand aan de explosie een begeleidende ster van vijf tot twaalf zonsmassa's rond de supernova-in-wording hebben gedraaid. De begeleidende ster, zo wijzen de simulaties uit, zou ongeveer elke tweeduizend jaar een rondje rond die supernova-in-spe moeten hebben gedraaid. Volgens Portegies Zwart is het onderzoek nuttig voor andere sterrenkundigen. ‘Het is eigenlijk de enige manier om iets van de begeleidende ster te weten te komen voorafgaand aan de supernova. Normaal gesproken gaat die kennis verloren tijdens de supernova.’
→ Volledig persbericht

24 januari 2019
Een nieuwe foto, gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop, laat zien hoe een sterrenstelsel op 330 miljoen lichtjaar van de aarde grote hoeveelheden gas kwijtraakt. Het spiraalvormige sterrenstelsel, dat de aanduiding D100 heeft gekregen, maakt deel uit van de zogeheten Coma-cluster – een samenscholing van duizenden sterrenstelsels. D100 duikt in de richting van het centrum van de cluster en moet zich daarbij een weg banen door het intergalactische medium – de ruimte tussen de afzonderlijke sterrenstelsels. Dat verloopt klaarblijkelijk niet zonder slag of stoot: er ontsnapt een lang, dun spoor van gas uit de kern van het stelsel. Gas is de grondstof voor de vorming van sterren. Zodra D100 al zijn gas kwijt is, komen er dus geen nieuwe sterren meer bij. De oorzaak van het gasverlies ligt bij een groepje elliptische reuzenstelsels dat deel uitmaakt van dezelfde cluster. Met hun gezamenlijke zwaartekracht trekken ze het belaagde spiraalstelsel naar het hart van de cluster. Onderweg daarnaartoe moet D100 zich een weg banen door de ijle materie die de ruimte tussen de stelsels vult. Deze beweging verdrijft het gas uit het stelsel. Geschat wordt dat het gasverlies van D100 ongeveer 300 miljoen jaar geleden is begonnen. Het is niet het enige stelsel dat dit lot ondergaat, maar de ‘gasstaart’ van D100 met een lengte van bijna 200.000 lichtjaar en een breedte van slechts 7000 lichtjaar wel uitzonderlijk lang en dun. (EE)
→ Hubble Sees Plunging Galaxy Losing Its Gas

24 januari 2019
Astronomen van het Instituto de Astrofísica de Canarias hebben bijna drie jaar gewerkt aan wat wel de ‘diepste opname van het heelal’ wordt genoemd. Het gaat in feite om een verbeterde versie van de foto van het zogeheten Hubble Ultra-Deep Field (HUDF), dat door de Hubble-ruimtetelescoop is vastgelegd. De nieuwe foto is gebaseerd op de oorspronkelijke Hubble-opnamen. Door het procédé van het samenvoegen van de afzonderlijke opnamen te verbeteren, is het de astronomen gelukt om veel licht uit de buitengebieden van de grootste sterrenstelsels in het HUDF terug te winnen. Na afloop bleken sommige van deze stelsels bijna twee keer zo groot als tot nu toe werd gedacht. Het HUDF is een combinatie van honderden Hubble-opnamen. Het beslaat een piepklein stukje hemel aan de zuidelijke hemel en omvat naar schatting 10.000 sterrenstelsels op afstanden tot 13 miljard lichtjaar. De eerste opnamen werden gemaakt tussen september 2003 en januari 2004. Vanaf 2009 zijn daar infrarood- en ultravioletopnamen van hetzelfde hemelgebied aan toegevoegd. De ‘knip en plak’-methode die daarbij is gebruikt was echter niet zo geschikt om zwakke uitgestrekte objecten zichtbaar te maken. Dat is bij deze nieuwe versie rechtgezet. (EE)
→ Making the Hubble’s deepest images even deeper

23 januari 2019
Het licht dat vrijkomt uit de omgeving van de eerste superzware zwarte gaten in het heelal is zo intens dat het waarneembaar is tot op de allergrootste afstanden. Toch weten we nog steeds niet precies hoe deze kolossen zijn gevormd. Een nieuw internationaal onderzoek biedt mogelijk uitkomst. Met behulp van computersimulaties hebben astronomen ontdekt dat wanneer de ‘groei’ van een jong sterrenstelsel extreem snel verloopt, er enorm zware sterren worden gevormd die na een kort bestaan ‘instorten’ tot zwarte gaten (Nature, 24 januari). Een en ander speelt zich af in de prille begintijd van het heelal, toen grote hoeveelheden donkere materie zogeheten halo’s hadden gevormd. Deze donkere halo’s trokken gas – normale materie dus – uit hun omgeving aan. Zo ontstonden de eerste sterrenstelsels. Uit de computersimulaties blijkt dat het toestromende gas lang niet altijd tot de vorming van grote aantallen ‘normale’ sterren leidde. In veel gevallen ontstonden sterren van ruwweg 10.000 zonsmassa's die niet veel later in zwarte gaten veranderden. En dat gebeurde – anders dan tot nu toe werd aangenomen – niet alleen in gebieden die blootstonden aan de intense ultraviolette straling van naburige sterrenstelsels, die het stervormingsproces hindert. Nadere inspectie liet zien dat de halo’s waarin zich deze zwarte gaten vormden een snelle groei hadden doorgemaakt. Die snelle toestroom van gas lijkt de cruciale factor te zijn voor de productie van zeer zware zwarte gaten. Ook de uv-straling uit de omgeving speelt een rol, maar die is – in deze computersimulaties althans – van ondergeschikte betekenis. Volgens de onderzoekers voltrok dit scenario zich vaak genoeg om de waargenomen aantallen superzware zwarte gaten in zowel het huidige als het vroege heelal te kunnen verklaren. De computersimulaties wijzen er verder op dat er in de begintijd van het heelal veel meer zware zwarte gaten zijn gevormd dan tot nu toe werd aangenomen. (EE)
→ Birth of massive black holes in the early universe revealed

21 januari 2019
Met het Amerikaanse Chandra X-ray Observatory zijn voor het eerst nauwkeurige metingen verricht aan de temperaturen van verschillende elementen in het schokfront van een supernova, inclusief zware atomen als silicium en ijzer. Daarbij bleek er - precies zoals theoretisch werd voorspeld - een verband te bestaan tussen die temperatuur en het atoomgewicht van het betreffende element. Voor het onderzoek, deze week gepubliceerd in Nature Astronomy, werden Chandra-waarnemingen aan het restant van supernova 1987A gecombineerd met gedetailleerde driedimensionale computersimulaties van de sterexplosie. Bij de uitbarsting (op 167.000 lichtjaar afstand in de Grote Magelhaense Wolk) werd sterrengas met een snelheid van tien procent van de lichtsnelheid de ruimte in geblazen, waarbij het in botsing kwam met koeler, langzamer bewegend gas dat in een eerder evolutiestadium van de ster al was uitgestoten. In het resulterende schokfront steeg de temperatuur van dat langzamer bewegende gas zo sterk dat het röntgenstraling begon uit te zenden. De bevestiging van de relatie tussen atoomgewicht en temperatuur in de schokfronten rond supernova's kan in de toekomst gebruikt worden om het supernova-proces beter te begrijpen en te modelleren. (GS)
→ How hot are atoms in the shock wave of an exploding star?

16 januari 2019
Het is een internationaal team van sterrenkundigen met daarbij onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam gelukt om de start van een gammaflits te volgen. De astronomen hielden de daarmee gepaard gaande supernova SN 2017iuk met meerdere telescopen in de gaten vanaf anderhalf uur na de detectie van de gammaflits op 5 december 2017. Nooit eerder werd het supernovasignaal zo snel en uitgebreid na de gammaflits geregistreerd (Nature, 17 januari). Het onderzoek van de astronomen begint op 5 december 2017 als de zogeheten Burst Alert Telescope (BAT) op de Swift-satelliet alarm slaat. De BAT registreert een gammaflits met een duur van zo’n drie minuten. Een röntgentelescoop, ook aan bord van Swift, stelt vast dat de gammastraling komt van een ontploffende ster in de buitenste delen van een groot spiraalstelsel op zo’n vijfhonderd miljoen lichtjaar afstand van de aarde – relatief dichtbij voor een gammaflits. Binnen anderhalf uur na het eerste signaal worden telescopen uit Spanje, de VS, Polen en Chili op de supernova gericht. Ook de X-shooter-spectrograaf op de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht in Chili richt zijn vizier op SN 2017iuk/GRB 171205A. Een internationale onderzoeksgroep, geleid door Luca Izzo en Antonio de Ugarte Postigo van het Instituto de Astrofisica de Andalucia (Spanje), analyseert vervolgens de gegevens die van de exploderende ster komen. Tijdens de eerste dag van de ontploffing blijkt er een straalstroom van materie weg te schieten met een snelheid van 115.000 kilometer per seconde (ongeveer een derde van de lichtsnelheid). Daarna verliest deze zogeheten relativistische jet energie en snelheid. Ondertussen vormt zich een cocon rond de jet met daarin elementen zoals silicium, calcium, ijzer, titaan, chroom en nikkel. Die elementen zijn in de ineenstortende kern van de ster gevormd en worden naar buiten gestuwd. De ster, oorspronkelijk tientallen keer zo zwaar als onze zon, zal waarschijnlijk als zwart gat eindigen.
→ Volledig persbericht

14 januari 2019
Onderzoekers van de universiteit van Genève hebben, in samenwerking met een team van Chinese astronomen, ontdekt dat fotonen die tijdens de vorming van een zwart gat worden gegenereerd wanordelijk zijn. Dat wil zeggen: op het ene moment zijn ze sterker gepolariseerd dan op het andere (Nature Astronomy, 14 januari). De ontdekking is gedaan met behulp van een meetinstrument aan boord van het Chinese ruimtestation Tiangong 2. Met dit instrument is gekeken naar de gammastraling die vrijkomt bij een zogeheten gammaflits – een kortstondige uitbarsting van intense gammastraling die vrijkomt bij een hevige supernovaexplosie. Bij dit proces stort de kern van een zware ster ineen tot een zwart gat. Anders dan theoretisch was verwacht laten de eerste meetresultaten zien dat de energierijke fotonen die bij een gammaflits vrijkomen noch volledig chaotisch, noch volledig georganiseerd zijn. Het ene moment oscilleren ze allemaal in dezelfde richting, het volgende moment weer niet. In jargon: de straling is afwisselend sterk en minder sterk gepolariseerd. De polarisatie van de gammastraling geeft inzicht in de processen die zich tijdens zo’n gammaflits afspelen – met de name in de vorming van een jet van relativistische deeltjes. Als de straling sterk gepolariseerd is, dan wijst dat erop dat de bron van de gammafotonen een sterk en ordentelijk magnetisch veld is, dat in de nasleep van de vorming van het zwarte gat werd gevormd. Zijn de fotonen niet gepolariseerd, dan komen de fotonen uit een chaotischere omgeving. Deze ontdekking wijst erop dat terwijl de explosie zich voltrekt er iets gebeurt wat de polarisatie van de gammafotonen verstoord. Wat dat ‘iets’ is, is echter onduidelijk. (EE)
→ The Orderly Chaos of Black Holes

14 januari 2019
De kolossale zwarte gaten die in de kernen van de meeste sterrenstelsels worden aangetroffen zouden op twee manieren kunnen groeien: door passerende sterren aan flarden te trekken en te verslinden of door zich te voeden met de materie die zich in een omringende ‘accreteschijf’ heeft verzameld. Bij nieuw onderzoek zijn echter voorbeelden gevonden van een derde manier (Nature Astronomy, 14 januari). Wanneer een superzwaar zwart gat wordt gevoed vanuit een materieschijf, dan is dat een gelijkmatig proces. Zo’n zwart gat vertoont gedurende vele jaren een min of meer gelijkmatige activiteit, waarbij zichtbaar licht, ultraviolette straling en röntgenstraling vrijkomen. Bij het verslinden van een ster – de officiële term is ‘tidal disruption event’ – ontstaat een grote stralingspiek van slechts enkele maanden. Met diverse instrumenten, waaronder de röntgensatellieten Swift en NuSTAR, zijn nu echter ook gematigde uitbarstingen in de omgeving van superzware zwarte gaten waargenomen die meer dan een jaar aanhouden. Een goede verklaring voor dit soort uitbarstingen hebben de ontdekkers nog niet: geen van de meest gangbare scenario’s voor dit soort activiteit lijkt bij deze specifieke gevallen te passen. (EE)
→ LCO Works With NASA and the International Space Station in Black Hole Discovery

10 januari 2019
Een groot internationaal onderzoeksteam is dichter bij de verklaring gekomen van een geheimzinnig helder object dat afgelopen zomer opdook aan de noordelijke hemel. Op 16 juni 2018 zagen twee telescopen op Hawaï het object, dat officieel AT2018cow heet maar ook wel ‘The Cow’ wordt genoemd, snel oplichten en bijna even snel weer uitdoven. Door de gegevens van een breed scala instrumenten, waaronder radio- en röntgentelescopen, te combineren zijn de astronomen nu tot het sterke vermoeden gekomen dat zij getuige zijn geweest van het moment waarop een zware ster is ineengestort tot een zwart gat of neutronenster. De opmerkelijk heldere gloed van het object zou afkomstig zijn van het stellaire ‘puin’ dat rond het compacte object achterbleef. Van meet af aan was duidelijk dat er iets bijzonders aan de hand was met The Cow. Het object gedroeg zich simpelweg niet als een ‘gewone’ supernova. Op de eerste plaats was hij binnen enkele dagen 10 tot 100 keer zo helder als een supernova en bovendien was hij binnen twee weken – ongekend snel – alweer zo goed als uitgedoofd. In zijn spectrum werden duidelijke sporen van waterstof en helium gevonden, wat aangaf dat er wel degelijk een stellair object bij betrokken was. Het onderzoek van The Cow werd vergemakkelijkt door het feit dat er rondom het uiteindelijk gevormde object tien keer zo weinig stellair puin achterbleef dan bij een normale supernova-explosie. Hierdoor hadden radio- en röntgentelescopen goed zich op de ‘centrale motor’ van het object, dat de kenmerken vertoont van een zwart gat of neutronenster. Ook gunstig was dat het verschijnsel zich afspeelde in een klein sterrenstelsel op ‘slechts’ 200 miljoen lichtjaar van de aarde. Hoewel een supernova als AT2018cow nog nooit eerder was waargenomen, gaan de astronomen ervan uit dat ze in de toekomst nog meer van deze verschijnselen gaan zien. Momenteel zijn er diverse surveys gaande die ook bedacht zijn op oplichtende objecten die veel korter waarneembaar zijn dan de gemiddelde supernova. De resultaten van dit onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. (EE)
→ Birth of a black hole or neutron star captured for first time

10 januari 2019
Astronomen hebben ontdekt welk soort ster ervoor heeft gezorgd dat een witte dwergster op 545 miljoen lichtjaar van de aarde op explosieve wijze aan zijn einde kwam. Na de gebeurtenis, die bekendstaat als supernova 2015cp, werd waterstofrijk materiaal waargenomen dat moet hebben toebehoord aan een begeleidende ster die de witte dwerg met materie heeft overvoerd. SN 2015cp was een supernova van type Ia. De kolossale explosies van dit type spelen zich af in dubbelstersystemen waarin een witte dwerg een kritische massa bereikt. Dat kan gebeuren doordat hij met zijn begeleider – eveneens een witte dwerg – in botsing komt. Een andere mogelijkheid is dat de begeleider een normale ster is die materie aan de witte dwerg overdraagt. Een witte dwerg is het compacte restant van een uitgeputte ster die zijn buitenste lagen heeft afgestoten. Uit de waarnemingen van het stellaire materiaal dat achterbleef na SN 2015cp leiden de astronomen af dat de begeleider voordat de witte dwerg explodeerde grote hoeveelheden materie had uitgestoten. Dat bewijst dat dit niet ook een witte dwerg kan zijn geweest: die bevatten geen waterstof. Vermoedelijk betrof het een rode reuzenster: een normale ster die aan het einde van zijn bestaan is opgezwollen ten gevolge van ‘brandstoftekort’. Het materiaal van de ontploffende witte dwerg is met bijna tien procent van de lichtsnelheid tegen de stermaterie aan geklapt, waardoor dit ultraviolette straling is gaan uitzenden. Deze straling werd twee jaar na de explosie gedetecteerd met onder meer de Hubble-ruimtetelescoop. Tegelijk met SN 2015cp hebben de astronomen nog bijna zeventig andere supernova-resten van enkele jaren oud onderzocht. Daarbij stelden ze vast dat hooguit zes procent van alle supernova’s van type Ia door zo’n morsende stellaire begeleider zijn veroorzaakt. Het merendeel van deze explosies wordt toegeschreven aan botsingen tussen twee witte dwergen. Het onderzoek van supernova’s van type Ia is van bijzonder belang, omdat deze objecten een cruciale rol spelen bij de afstandsbepaling in het heelal. De resultaten van dit onderzoek zijn gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. (EE)
→ Astronomers find signatures of a ‘messy’ star that made its companion go supernova

9 januari 2019
Met behulp van de röntgensatelliet Chandra hebben astronomen bijzonder gedrag waargenomen van de ‘jet’ van superzware zwarte gat in het hart van het sterrenstelsel Cygnus A. Deze straalstroom van energierijke deeltjes is afgeketst aan een muur van heet gas en heeft even verderop een gat geslagen in de gaswolk. Cygnus A is een groot sterrenstelsel in het centrum van een cluster op 760 miljoen lichtjaar van de aarde. Het rondwentelende superzware zwarte gat in het hart van het stelsel slokt materie uit zijn omgeving op en blaast een deel ervan in de vorm van twee bundels van energierijke deeltjes terug de ruimte in. Na een reis van meer dan 200.000 lichtjaar worden deze zogeheten jets afgeremd door het hete intergalactische gas dat Cygnus A omhult. Daarbij zijn aan weerszijden van het zwart gat twee enorme wolken van energierijke deeltjes ontstaan die röntgen- en radiostraling uitzenden. Nieuwe Chandra-beelden laten zien dat een van de jets, na te zijn afketst, een gat heeft geslagen in de omringende deeltjeswolk. Het gat is 50.000 tot 100.000 lichtjaar diep en 26.000 lichtjaar breed. Hoe dat gat precies is ontstaan, is nog onduidelijk. Wetenschappers zijn nog bezig om uit te puzzelen welke vormen van energie – kinetische energie, warmte of straling – de jet van Cygnus A meevoert. Dat is bepalend voor de wijze waarop zo’n jet zich gedraagt. (EE)
→ Ricocheting Black Hole Jet Discovered by Chandra

9 januari 2019
Astronomen hebben, met behulp van de Europese röntgensatelliet XMM-Newton, waargenomen hoe een superzwaar zwart gat op 300 miljoen lichtjaar van de aarde een ster heeft opgeslokt. Daarbij hebben ze kunnen vaststellen hoe snel dit zwarte gat om zijn as wentelt (Science, 9 januari). In het centrum van zo’n beetje elk volwaardig sterrenstelsel schuilt een kolossaal zwart gat. Sterren die zich te dicht in de buurt van dit object wagen worden letterlijk aan flarden getrokken. De vrijgekomen stermaterie spiraal vervolgens naar het zwarte gat toe, wordt extreem heet en zendt intense röntgenstraling uit. Op 22 november 2014 hebben astronomen zo’n gebeurtenis, die in elk stelsel maar eens in de ongeveer 100.000 jaar plaatsvindt, waargenomen. Deze werd voor het eerst opgemerkt door de All-Sky Automated Survey for SuperNovae (ASASSN) – een mondiaal netwerk van 20 autonoom werkende telescopen dat de hemel afspeurt naar plotseling oplichtende objecten. Vervolgens is het verschijnsel, dat te boek staat als ASASSN-14li, met drie grote röntgentelescopen in de ruimte waargenomen. Uit de waarnemingen blijkt dat het röntgensignaal van ASASSN-14li gedurende ruim een jaar regelmatige fluctuaties vertoonde met een periode van 131 seconden. Door deze informatie te combineren met de bekende massa (minstens 1 miljoen zonsmassa’s) van het zwarte gat, konden de astronomen berekenen dat dit met ongeveer 50 procent van de lichtsnelheid om zijn as tolt en dat het signaal afkomstig was van dicht bij de zogeheten waarnemingshorizon van het zwarte gat. Het fluctuerende röntgensignaal wordt veroorzaakt door stermateriaal dat (tijdelijk) in de binnenste stabiele omloopbaan rond het zwarte gat cirkelt. Uiteindelijk wordt deze materie opgeslokt door het zwarte gat, en verdwijnt het signaal. (EE)
→ XMM-Newton Captures Final Cries of Star Shredded by Black Hole

9 januari 2019
Astronomen hebben een nieuwe verre quasar ontdekt. Het licht van het object heeft er 12,8 miljard jaar over gedaan om de aarde te bereiken. Normaal gesproken zou zijn schijnsel bij aankomst onwaarneembaar zwak zijn geweest, maar het zwaartekrachtlenseffect van een tussenliggend sterrenstelsel heeft het licht van de quasar met een factor 50 versterkt. Nooit eerder werd een quasar van deze helderheid op zo’n grote afstand waargenomen. Quasars zijn de heldere kernen van (doorgaans) zeer verre sterrenstelsels. Vermoed wordt dat zij hun grote helderheid te danken hebben aan een superzwaar zwart gat dat bezig is om stermaterie op te slokken. De grote helderheid van quasar J043947.08+163415.7 wijst erop dat ook hij zijn energie ontleend aan een centraal zwart gat. Onderzoek van het spectrum van de quasar heeft laten zien dat dit zwarte gat 700 miljoen keer zoveel massa heeft als onze zon. De detectie van de verre heldere quasar wordt als een belangrijke ontdekking gezien. Op theoretische gronden werd al tientallen jaren aangenomen dat zulke ‘versterkte’ quasars in het verre heelal heel talrijk moeten zijn. Maar dit is pas de eerste die is opgespoord. De resultaten van het onderzoek van quasar J043947.08+163415.7 zijn vandaag gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters en gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. (EE)
→ Astronomers Uncover the Brightest Lensed Quasar in the Early Universe

9 januari 2019
Nieuw onderzoek laat zien dat het grote spiraalstelsel Messier 94 (M94) bijzonder weinig satellietstelsels heeft. Verder dan twee komen astronomen op dit moment niet, terwijl er rond ons Melkwegstelsel minstens tien en misschien zelfs enkele tientallen kleine sterrenstelsels zwermen. Dat wijst erop dat het aantal ‘satellieten’ rond grote spiraalstelsels flink kan variëren, en dat is in strijd met de voorspellingen van de theoretische modellen voor het ontstaan van sterrenstelsels. Deze modellen gaan ervan uit dat sterrenstelsels zijn ontstaan in grote halo’s van donkere materie. Zulke halo’s oefenenen een grote aantrekkingskracht uit en kunnen grote hoeveelheden gas uit hun omgeving naar zich toe trekken. Grote sterrenstelsels zoals de Melkweg en M94 zouden doorgaans ontstaan in halo’s die niet veel voor elkaar onderdoen. Hun satellieten zouden echter zich vormen in kleinere subhalo’s, die veel gevoeliger zijn voor de gevolgen van stervorming, zoals de supernova-explosies die relatief kort na de vorming van zware sterren optreden. Deze supernova-explosies zouden al het gas uit de (sub)halo van het sterrenstelsel kunnen verdrijven, waardoor diens verdere groei stagneert. Onduidelijk is echter bij welke halo-omvang dit effect van belang wordt. Volgens de astronomen die M94 hebben onderzocht bewijst het tekort aan satellietstelsels bij dit spiraalstelsel dat de vorming van die kleinere stelsels wel eens een veel onzekerder proces zou kunnen zijn dan tot nu toe werd aangenomen. De resultaten van dit onderzoek worden vandaag gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. (EE)
→ The Lonely Giant: Milky Way-Sized Galaxy Lacking Galactic Neighbors

9 januari 2019
Astronomen hebben een tweede object ontdekt dat met enige regelmaat uiterst korte stoten radiostraling produceert. Deze ‘snelle radioflitsen’, die afkomstig zijn van ver buiten ons Melkwegstelsel, zijn opgetekend met het Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) – een geavanceerde radiotelescoop die eind 2017 in gebruik is genomen (Nature, 10 januari). In de zomer van 2018 registreerde CHIME, die toen nog niet eens op volle sterkte was, binnen slechts drie weken dertien snelle radioflitsen. Nadien werden van een van de ‘radioflitsers’ nog meer uitbarstingen waargenomen. Daarmee vertoont deze een sterke overeenkomst met het object FRB121102 dat in 2015 met de Arecibo-radiotelescoop op Puerto Rico is ontdekt. Omdat er nog niet heel erg systematisch naar zulke repeterende radioflitsers is gezocht, doet deze tweede ontdekking vermoeden dat dergelijke objecten wel eens heel talrijk kunnen zijn. Van verreweg de meeste objecten die radioflitsen uitzenden is tot nu toe pas één uitbarsting waargenomen. Wat de snelle radioflitsen nu precies veroorzaakt staat nog steeds niet vast. (EE)
→ Canada’s CHIME Telescope Detects Second Repeating Fast Radio Burst

9 januari 2019
Astronomen hebben voor het eerst het kolossale overblijfsel opgespoord dat is achtergelaten door een witte dwergster die waarschijnlijk al miljoenen jaren aan de lopende band nova-explosies produceert. Door deze explosies is een bijna 400 lichtjaar grote holte ontstaan in het interstellaire gas dat de ster omringt (Nature, 10 januari). De witte dwergster, die bekendstaat als M31N 2008-12a, behoort tot de zogeheten recurrente nova’s. De witte dwerg zelf produceert geen energie meer, maar hij ontvangt wel materie van een begeleidende normale ster. Hierdoor hoopt zich zoveel waterstofgas op aan zijn oppervlak, dat er met tussenpozen van ongeveer een jaar een thermonucleaire explosie of ‘nova’ optreedt. Bij die explosie wordt M31N 2008-12a tijdelijk een miljoen keer zo helder als onze zon en produceert hij een schokgolf die zich aanvankelijk met een snelheid van 10.000 kilometer per seconde uitbreidt. Deze schokgolf veegt het interstellaire gas in de omgeving van de ster bijna letterlijk aan de kant en zo is de nu waargenomen kolossale holte ontstaan. Volgens de astronomen zal er over niet al te lange tijd een einde komen aan de nova-reeks van M31N 2008-12a. Ze hebben berekend dat de witte dwerg meer materie van zijn begeleidende ster ontvangt dan dat hij per explosie kwijtraakt. Naar verwachting zal hij hierdoor binnen 40.000 jaar de kritische massa van bijna anderhalve zonsmassa bereiken en een verwoestende supernova-explosie ondergaan.M31N 2008-12a maakt overigens geen deel uit van ons Melkwegstelsel, maar behoort tot het 2,5 miljoen lichtjaar verre Andromedastelsel. (EE)
→ First evidence of gigantic remains from star explosions

9 januari 2019
Deze week wordt in Seattle (Verenigde Staten) de 233e bijeenkomst gehouden van de American Astronomical Society. Hieronder een beknopt overzicht van enkele nieuwe resultaten die op de tweede dag van de bijeenkomst (dinsdag 8 januari) zijn gepresenteerd. (GS) Dark Energy Survey afgerond: Op 9 januari zijn de laatste metingen verricht voor de Dark Energy Survey, uitgevoerd met de 520-megapixel Dark Energy Camera op de 4-meter Blanco-telescoop van de Cerro Tololo-sterrenwacht in Chili. In zes jaar tijd zijn ruim 300 miljoen sterrenstelsels gefotografeerd en opgemeten (50 terabyte aan data!). De survey-resultaten moeten een beter inzicht geven in de verdeling van donkere materie in het heelal en de rol die de mysterieuze donkere energie heeft gespeeld in de evolutie van de kosmos.  Stervorming in Magelhaense Wolken kwam langzaam op gang: De stervormingsactiviteit in de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk (de twee kleine buren van ons Melkwegstelsel) kwam in de eerste paar miljard jaar van hun bestaan maar langzaam op gang. Pas vrij recent deed zich een nieuwe geboortegolf van sterren voor, vermoedelijk als gevolg van onderlinge getijdenwerking en de zwaartekrachtsinvloed van ons Melkwegstelsel. Dat blijkt uit gedetailleerde metingen aan de chemische samenstelling van sterren, uitgevoerd door de Sloan Digital Sky Survey.  Algoritmes vinden versmeltende sterrenstelsels: Dankzij slimme computeralgoritmes en machine learning komen astronomen meer voorbeelden op het spoor van sterrenstelsels die met elkaar in botsing zijn gekomen en zijn versmolten. Daarbij wordt niet alleen gekeken naar het uiterlijk van het resulterende stelsel, maar ook naar de bewegingen van de sterren in de 'merger'. Zo kunnen veel meer botsende sterrenstelsels gevonden worden dan wanneer foto's alleen 'op het oog' worden beoordeeld.  Nieuwe catalogus van sterspectra gepubliceerd: Op basis van waarnemingen van de Sloan Digital Sky Survey is een catalogus gepubliceerd van duizenden sterspectra. (Uit het spectrum van een ster valt informatie af te leiden over de chemische samenstelling.) Het gaat om sterren van de meest uiteenlopende typen in ons eigen Melkwegstelsel. Momenteel is deze 'MaNGA Stellar Library' de meest complete catalogus van sterspectra ooit. Tot 2020 worden nog voortdurend nieuwe metingen toegevoegd. 
→ Persbericht over de Dark Energy Survey

7 januari 2019
Naar schatting één op de drie clusters van sterrenstelsels in het heelal is tot nu toe nooit eerder als zodanig herkend, aldus astronomen van het Chileense Center for Excellence in Astrophysics and Associated Technologies (CATA) in Santiago. Dat zou betekenen dat het aantal clusters in het heelal ongeveer anderhalf maal zo groot is als tot nu toe werd gedacht. De meeste sterrenstelsels in het heelal maken deel uit van een kleine of grote zwerm - een cluster - die bijeengehouden wordt door de onderlinge zwaartekracht van de stelsels zelf, van het ijle hete gas in de ruimte tussen de stelsels, en van grote hoeveelheden donkere materie. Het valt echter niet altijd mee om een cluster als zodanig aan de hemel te herkennen. De sterrenkundigen hebben nu nieuwe computeralgoritmes losgelaten op een bestaande catalogus van de ruimtelijke posities van een kleine 200.000 sterrenstelsels in het heelal (de 2dFGRS-survey). Daarbij bleek dat veel clusters nooit eerder zijn herkend doordat ze minder leden tellen, minder sterk geconcentreerd zijn, of doordat de afzonderlijke sterrenstelsels op grotere onderlinge afstanden staan. Op het oog ziet zo'n cluster er dan niet heel anders uit dan een willekeurig stukje sterrenhemel. De nieuwe resultaten zijn op 20 december gepubliceerd in The Astrophysical Journal. (GS)
→ Nearly a Third of All Galaxy Clusters May Have Been Previously Unnoticed

7 januari 2019
Met de Hubble Space Telescope is een spectaculair fotomozaïek vastgelegd van het centrale deel van het relatief kleine spiraalstelsel M33 (ook wel het Driehoekstelsel genoemd, naar het sterrenbeeld waarin het zich bevindt). M33 maakt deel uit van de Lokale Groep van sterrenstelsels waartoe ook ons eigen Melkwegstelsel en het Andromedastelsel behoren; de afstand bedraagt ca. 3 miljoen lichtjaar. Het fotomozaïek is samengesteld uit 54 afzonderlijke opnamen, gemaakt door Hubble's Advanced Camera for Surveys, en beslaat een gebied met een middellijn van ca. 20.000 lichtjaar. In totaal zijn er naar schatting zo'n 25 miljoen afzonderlijke sterren vastgelegd. Het tempo waarin er in M33 nieuwe sterren ontstaan is ongeveer tien maal zo hoog als in het Andromedastelsel, dat enkele jaren geleden ook in detail door de Hubble-telescoop is gefotografeerd. De nieuwe foto is gepresenteerd tijdens de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. (GS)
→ Triangulum Galaxy Shows Stunning Face in Detailed Hubble Portrait

3 januari 2019
Nieuw onderzoek laat zien dat de verdeling van de donkere materie in sterrenstelsels wordt beïnvloed door de vorming van nieuwe sterren – een verschijnsel dat ‘dark matter heating’ wordt genoemd (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 3 januari). Bij het nieuwe onderzoek hebben astronomen uit Zwitserland, het Verenigd Koninkrijk en de VS de verdeling in kaart gebracht van de donkere materie in zestien nabije dwergstelsels. Dat zijn kleine stelsels die doorgaans om grotere sterrenstelsels zoals onze Melkweg zwermen. Donkere materie lijkt het overgrote deel van de massa in het heelal voor haar rekening te nemen. Maar omdat zij geen waarneembare straling uitzendt, verraadt zij haar bestaan alleen via de zwaartekrachtsinvloed die zij op haar omgeving uitoefent. Omgekeerd is donkere materie ook gevoelig voor de zwaartekrachtsinvloed van normale materie. Bij de vorming van nieuwe sterren in het hart van een sterrenstelsel kunnen hevige ‘winden’ optreden die gas en stof naar buiten blazen. Hierdoor blijft er minder materie achter in het centrum van het stelsel, en dat heeft weer tot gevolg dat de donkere materie minder aantrekkingskracht ‘voelt’ en zich van het centrum verwijdert. Dit effect heet ‘dark matter heating’. Het nieuwe onderzoek laat zien dat dwergstelsels waarin allang geen nieuwe sterren meer worden gevormd meer donkere materie in hun centrum hebben dan dwergstelsels die nog steeds nieuwe sterren produceren. Dat bewijst dat stervorming inderdaad van invloed is op de verdeling van de donkere materie. (EE)
→ Dark matter on the move

20 december 2018
Door op een nieuwe manier naar bestaande Hubble-foto’s van clusters van sterrenstelsels te kijken, kunnen astronomen meer inzicht krijgen in de verdeling van de donkere materie in het heelal. Dat blijkt uit onderzoek waarvan de resultaten vandaag in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zijn gepubliceerd. Bij het onderzoek is gekeken naar het zogeheten intracluster-licht – licht dat afkomstig is van sterren die in de ruimte tussen de afzonderlijke sterrenstelsels rondzwerven. Aangenomen wordt dat deze sterren zijn weggeslingerd uit hun moederstelsels, nadat deze laatste in aanvaring kwamen met een soortgenoot. De verweesde sterren hebben zich nadien gevoegd naar het zwaartekrachtsveld binnen de cluster, dat in hoge mate wordt bepaald door de donkere materie. Op die manier verraden de sterren de verdeling van die anderszins onzichtbare materie. Volgens de astronomen is de nieuwe methode voor het in kaart brengen van de donkere materie nauwkeuriger en sneller dan bestaande methoden, waarbij naar de röntgenstraling van het intraclustergas wordt gekeken. Onderzocht wordt nog of dezelfde methode ook op de halo’s van afzonderlijke sterrenstelsels kan worden toegepast.
→ Faint Glow Within Galaxy Clusters Illuminates Dark Matter

17 december 2018
Met de 10-meter Keck-telescoop op Hawaii is een grote gaswolk in het verre heelal ontdekt die vrijwel uitsluitend uit waterstof en helium bestaat. Als er al zwaardere elementen in de wolk voorkomen, gaat het om minder dan een honderdste procent van de (relatieve) hoeveelheid zware elementen in de zon. Elementen zwaarder dan waterstof en helium ontstaan in het inwendige van sterren en worden door supernova-explosies in het heelal verspreid. De nieuw ontdekte gaswolk lijkt echter totaal niet 'vervuild' te zijn geraakt. Het gaat dus echt om een wolk 'oermaterie' die stamt uit de ontstaansperiode van het heelal. Onderzoek aan dit soort objecten biedt informatie over de evolutie van het jonge heelal. De gaswolk staat op een afstand van ruim 12 miljard lichtjaar. Hij werd ontdekt doordat de atomen in de wolk hun 'vingerafdruk' achterlaten in het licht van een heldere quasar die zich op een nog grotere afstand bevindt. Onderzoek aan het licht van de quasar (de heldere kern van een actief sterrenstelsel) gaf uitsluitsel over de samenstelling van de wolk. Tot nu toe waren slechts twee van zulke ultra-zuivere 'oerwolken' bekend; beide werden in 2011 bij toeval ontdekt. De onderzoekers, die hun resultaten publiceren in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, denken dat de drie wolken die nu bekend zijn slechts het topje van een spreekwoordelijke ijsberg vormen. (GS)
→ Fossil from the Big Bang Discovered with W. M. Keck Observatory

17 december 2018
De superzware zwarte gaten in de kernen van actieve sterrenstelsels worden vaak omgeven door een 'corona' van ijl maar extreem heet gas, enigszins vergelijkbaar met de ijle, hete corona rond de zon. Sterrenkundigen gingen er altijd van uit dat de energie voor de verhitting van dat zogheten plasma geleverd zou worden door het magnetisch veld van het centrale zwarte gat. Nieuwe waarnemingen laten echter zien dat de magnetische veldsterkte daarvoor niet groot genoeg is. Japanse astronomen hebben met het ALMA-observatorium in Chili, de VLA-radiotelescoop in New Mexico en het ACTA-observatorium in Australië metingen verricht aan twee actieve sterrenstelsels: IC 4329A, op 200 miljoen lichtjaar afstand van de aarde, en NGC 985, op 580 miljoen lichtjaar afstand. De verwachting was dat er karakteristieke radiostraling (zogeheten synchrotronstraling) gedetecteerd zou worden, afkomstig van elektronen in de corona's rond de centrale superzware zwarte gaten. Synchrotronstraling wordt geproduceerd wanneer een elektron door een sterk magneetveld beweegt. In een artikel in The Astrophysical Journal meldt het team dat er inderdaad synchrotronstraling is waargenomen, maar dat de magnetische veldsterkte die uit de metingen afgeleid kan worden veel te gering is om de verhitting van het coronale plasma te verklaren (in sommige gevallen wel tot één miljard graden). Er werden veldsterktes gemeten van ca. 10 gauss, vergelijkbaar met de sterkte van het aardmagnetisch veld. Hoe het ijle gas in de corona's dan wél wordt verhit, blijft vooralsnog onduidelijk. (GS)
→ Mystery of Black Hole Coronae Deepens

12 december 2018
Amerikaanse astronomen hebben vastgesteld dat een sterrenstelsel op 9 miljard lichtjaar van de aarde net zoveel donkere materie bevat als nabije stelsels. Dat ondergraaft het recent geopperde idee dat sterrenstelsels in de begintijd van het heelal weinig of geen donkere materie bevatten en deze pas later hebben verzameld (Astrophysical Journal, 12 december). Donkere materie is materie die geen licht uitstraalt, maar wel waarneembaar is doordat zij andere materie aantrekt. Het bestaan ervan werd in de jaren 70 van de vorige eeuw voor het eerst opgemerkt in spiraalstelsels, waarvan de buitenste delen sneller bleken te roteren dan je op grond van hoeveelheid waarneembare materie ter plaatse zou verwachten. Deze stelsels blijken ongeveer vijf keer zoveel donkere materie te bevatten dan normale materie. Bij recente onderzoeken zijn echter sterrenstelsels op afstanden van rond de 10 miljard lichtjaar ontdekt die dit gedrag niet vertonen. Dit zou erop wijzen dat deze stelsels veel minder donkere materie bevatten. Om dit nader te onderzoeken hebben astronomen van de universiteit van Texas met de Keck-telescoop gekeken naar het sterrenstelsel DSFG850.95. Dit stelsel is ten opzichte van de aarde zo gunstig georiënteerd, dat de rotatiesnelheden van de buitenste delen van het stelsel nauwkeurig in kaart konden worden gebracht. Uit de meetgegevens blijkt dat DSFG850.95 de normale hoeveelheid donkere materie bevat. De vraag is nu of dít een uitzonderlijk geval is of dat de eerder ontdekte verre stelsels met een ‘tekort’ aan donkere materie de buitenbeentjes zijn. Verder onderzoek zal dat moeten uitwijzen. (EE)
→ Texas Astronomers Find that Dark Matter Dominates Across Cosmic Time

11 december 2018
Om de uitdijingsgeschiedenis van het heelal te achterhalen, gebruiken sterrenkundigen een bepaald type supernova-explosie als een soort kosmisch kilometerpaaltje. Deze Type Ia-supernova's (exploderende wittedwergsterren) hebben altijd min of meer dezelfde absolute lichtkracht. Door die te vergelijken met de waargenomen helderheid aan de hemel, is het mogelijk om de afstand af te leiden van het sterrenstelsel waarin ze voorkomen. Die afstandsbepalingen zijn weer cruciaal om de geschiedenis van de uitdijing van het heelal in kaart te brengen. Dankzij een langlopend project van Amerikaanse astronomen (het Carnegie Supernova Project) zijn Type Ia-supernova's nu beter gekalibreerd dan ooit, zo melden de onderzoekers in The Astrophysical Journal. Door de verre explosies waar te nemen op nabij-infrarode golflengten, is de invloed van absorberend stof in het heelal grotendeels omzeild. De relatie tussen de werkelijke lichtkracht van de supernova en de snelheid waarmee de supernova weer in helderheid afnam (de zogeheten Phillips-relatie) kon hierdoor nauwkeuriger worden gekalibreerd. De resultaten zijn van belang voor een beter begrip van de kosmische uitdijing. Waarnemingen aan de kosmische achtergrondstraling (het afgekoelde restant van de energie van de oerknal) komen namelijk op een andere waarde uit voor de uitdijingssnelheid van het heelal dan 'lokale' metingen aan sterrenstelsels en supernova's. (GS)
→ Calibrating Cosmic Mile Markers

4 december 2018
Een hete, compacte witte dwergster in de Kleine Magelhaense Wolk, op ca. 200.000 lichtjaar afstand van de aarde, kan 'elk moment' exploderen als supernova. Dat blijkt uit metingen met NASA's Chandra X-ray Observatory en met de ruimtetelescoop Swift. De witte dwerg, ASASSN-16oh geheten naar het automatische telescopennetwerk waarmee een helderheidsuitbarsting van de ster werd ontdekt, maakt deel uit van een dubbelster: hij zuigt gas op van een begeleider. Tegelijkertijd met de zichtbare helderheidsuitbarsting vond een toename plaats in de hoeveelheid uitgezonden 'superzachte' röntgenstraling - röntgenstraling met een relatief lange golflengte en lage energie. Tot nu toe werd altijd aangenomen dat de superzachte röntgenstraling van witte dwergen in dubbelstersystemen veroorzaakt wordt door plotseling optredende kernfusiereacties in de buitenste gaslaag van de dwergster. In het geval van ASASSN-16oh gaat die verklaring echter niet op: de röntgenstraling is afkomstig uit een relatief klein gebied, en de bijbehorende zichtbare uitbarsting was niet helder genoeg. In Nature Astronomy schrijft een team van onderzoekers nu dat de superzachte röntgenstraling vermoedelijk afkomstig is van een gebied op de ster waar veel materiaal van de begeleider terecht komt. Dat opgezogen gas bevindt zich aanvankelijk in een zogeheten accretieschijf, maar kan vandaaruit op onregelmatige wijze naar de ster vallen. De waarnemingen wijzen uit dat ASASSN-16oh de hoogste accretiesnelheid vertoont die ooit bij een witte dwerg is gezien. De witte dwerg - die al aan de zware kant is - zal daardoor binnen relatief korte tijd (astronomisch gesproken) de kritische massa van 1,4 zonsmassa's bereiken en vervolgens uit elkaar spatten in een energierijke supernova-uitbarsting. (GS)
→ Double Trouble: A White Dwarf Surprises Astronomers

3 december 2018
De zwaartekrachtsgolfdetectoren LIGO in de VS en Virgo in Italië hebben in een alomvattende analyse van alle metingen sinds 2015 signalen van nog eens vier botsingen van zwarte gaten in het heelal geïdentificeerd. Het totaal aantal gemeten zwaartekrachtsgolven komt daarmee nu op elf. Tien daarvan kwamen van botsende zwarte gaten, één van twee botsende neutronensterren. Bij de vier nieuwe metingen zit ook het verste signaal van elkaar opslokkende zwarte gaten dat ooit is gemeten. Dat komt van een botsing op circa vijf miljard lichtjaar afstand van de aarde tussen het zwaarste paar zwarte gaten dat tot nog toe is gezien: 85 maal de massa van de zon. Bij die botsing werd de energie van vijf zonsmassa’s omgezet in trillingen van ruimte en tijd. Op 29 juli 2018 bereikten die rimpelingen de ultragevoelige laserdetectoren op aarde. De meetresultaten zijn zaterdag bekend gemaakt op een conferentie in Maryland, en maandag online gepubliceerd. Fysici en astronomen van het Nederlands instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) en de universiteiten van Nijmegen (Radboud) en Amsterdam (UvA en VU) hebben aan de analyses bijgedragen. Nikhef heeft meegebouwd aan de Virgo-detector bij Pisa in Italië, die sinds 2017 met de twee Amerikaanse LIGO-detectoren in Livingstone en Hanford samenwerkt. ‘Dit resultaat laat zien dat we met LIGO/Virgo nu gemiddeld aan ongeveer een registratie in de vijftien dagen meetwerk zitten’, zegt astrofysicus Patricia Schmidt van de Radboud Universiteit, een van leidende auteurs van de nieuwe publicatie, enthousiast. ‘Bijna een dozijn waarnemingen nu al is echt fantastisch, het laat zien dat gravitatiegolven van iets unieks een gewoon kosmisch signaal beginnen te worden. En vier nieuwe events. Beter hadden we niet kunnen wensen.’ Volgend jaar begint een nieuwe meetperiode van de Amerikaanse en Europese detectoren, waarbij mogelijk ook nog een nieuwe detector in Japan gaat aansluiten. Door de verspreiding van detectoren over de aardbol wordt het mogelijk om de bron van een signaal aan de hemel preciezer aan te wijzen. Astronomen kunnen op die plaatsen met hun telescopen speuren naar eventuele oplichtende bronnen. Zwaartekrachtsgolven werden in 1915 voorspeld als een gevolg van de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein. Die stelt ruimte en tijd voor als een flexibel geheel, de ruimtetijd, waarvan de vervorming de zwaartekracht geeft. Heftige gebeurtenissen zoals paren versmeltende zwarte gaten kunnen in het weefsel van ruimtetijd golven teweegbrengen die lichtjaren verderop nog meetbaar zijn, als de rimpelingen in een vijver. Bij een botsing draaien twee zwarte gaten in theorie eerst in een steeds nauwere spiraal steeds sneller om elkaar heen, tot ze contact maken en versmelten tot een nieuw zwart gat, dat daarna nog korte tijd natrilt. Bij de versmelting wordt een deel van de massa van de zwarte gaten omgezet in golven in de omliggende ruimtetijd. Detectoren als LIGO en Virgo meten zulke golven als tijdelijke en periodieke lengteverschillen in twee haaks op elkaar geplaatste kilometers lange laseropstellingen. De trillingen zijn miniem en alleen met extreem nauwkeurige metingen aan te tonen. In de vorm en frequenties van het signaal zijn niettemin de spiralisatie en de versmelting goed af te lezen. In 2015 registreerde de toen nieuwe LIGO-detectoren in Washington en Louisiana voor het eerst zo’n karakteristieke zwaartekrachtsgolf, een eeuw na Einsteins theorie. In augustus 2017 deed ook de toen nieuwe Virgo-detector in Italië enkele weken mee met de metingen. Drie van de vier nieuwe registraties stammen uit die korte gezamenlijke periode. Een van de waarnemingen kwam een dag na een zwaartekrachtgolf die al eerder in de publiciteit werd gebracht, omdat die kwam van twee botsende neutronensterren. Anders dan zwarte gaten geven neutronensterren licht en ontstaat ook een energieflits bij de versmelting. Astronomen konden daardoor in 2017 na alarmering door LIGO-Virgo de exacte bron van de zwaartekrachtsgolf aan de hemel vinden in een ver sterrenstelsel. Aan de nieuwe analyse is anderhalf jaar intensief gewerkt door een groot team van zowel LIGO als Virgo. Daarbij zijn alle metingen sinds 2015, eerst van LIGO en later samen met die van Virgo, zoveel mogelijk van ruis en achtergrondsignalen ontdaan. Met dergelijke data-cleaning zijn ook relatief zwakke signalen te vinden, die niet direct zijn opgemerkt. Bovendien zijn off-line veel meer details van de trillingen te bestuderen, zegt Nikhef-onderzoeker Chris Van den Broeck. ‘Hoe de zwarte gaten naar elkaar toe spiraliseren en hoe na de fatale versmelting het nieuwe zwarte gat natrilt, is daar allemaal aan af te lezen.’ Van Den Broeck is een van de leiders van de data-analyse in de LIGO-Virgo samenwerking. Een van de ‘hot topics’ bij de analyses van zwaartekrachtsgolven is de vraag of er aanwijzingen zijn dat de zwarte gaten zelf ook om hun as draaien. In een van de nieuwe metingen is voor het eerst direct bewijs gevonden voor spin van in ieder geval een van beide zwarte gaten, zegt Nikhef-onderzoeker Sarah Caudill, een specialist in draaiende zwarte gaten. Caudill was de drijvende kracht bij de identificatie van het nieuwe event GW170818 door de drie detectoren van LIGO/Virgo gezamenlijk. Om statistische redenen leek het signaal daarvan aanvankelijk te onbeduidend. Combinatie van alle meetsignalen leverde vervolgens toch een van de fraaiste observaties van de versmelting van twee verre zwarte gaten, waarvan de positie nauwkeurig aan de hemel kon worden aangewezen. ‘Een huzarenstukje’, zegt Van Den Broeck over haar werk.
→ Origineel persbericht

30 november 2018
Astronomen breken zich het hoofd over een supernova-explosie die in februari van dit jaar oplichtte. Het betrof een supernova van type Ia – een soort die doorgaans een nogal voorspelbaar helderheidsverloop laat zien. Maar in dit geval vertoonde het licht van de explosie tijdens de eerste uren een onverwacht patroon. Supernova ASASSN-18bt, ook bekend als SN 2018oh, werd voor het eerst opgemerkt door de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN). Dat is een internationaal netwerk van telescopen dat de sterrenhemel stelselmatig afspeurt naar explosieve verschijnselen. Ook de ruimtetelescoop Kepler, die nauwkeurige helderheidsmetingen van sterren doet om planeten op te sporen, wist al vroeg informatie over de supernova te verzamelen. Supernova’s van type Ia treden op wanneer een witte dwergster – het compacte restant van een ‘opgebrande’ zonachtige ster – tot ontploffing komt. Dat gebeurt echter alleen wanneer de witte dwerg materiaal van een begeleidende normale ster weet aan te trekken of in botsing komt met een andere witte dwerg. Zo’n supernova laat gewoonlijk een geleidelijke toename in helderheid zien. In dit geval was het object echter al in een vroeg stadium heel helder. De vraag is nu waar dat extra licht vandaan kwam. Aanvankelijk werd gedacht dat dit een typisch voorbeeld van twee botsende witte dwergen was. Het verdere helderheidsverloop past daar echter niet goed bij. Er zijn wel alternatieve verklaringen, maar het is nog te vroeg voor definitieve conclusies. Intrigerend is dat ook enkele eerdere supernova’s van type Ia opvallend helder uit de startblokken kwamen. Volgens sommige astronomen zou het dus best eens kunnen zijn dat het om twee compleet verschillende soorten supernova-explosies gaat. (EE)
→ Newly Discovered Supernova Complicates Origin Story Theories

30 november 2018
Op basis van computersimulaties en waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zijn wetenschappers tot de conclusie gekomen dat de ringen van gas rond actieve superzware zwarte gaten niet zo standvastig zijn als ze lijken. In werkelijkheid vinden er interacties plaats tussen het gas dat uit het centrum wordt verdreven met toestromend gas van buitenaf. Hierdoor ontstaat een dynamische kringloop, zoals die zich ook afspeelt in een grote waterfontein. De meeste sterrenstelsels hebben een superzwaar zwart gat in hun centrum dat miljoenen tot miljarden keren zoveel massa heeft als onze zon. Sommige van deze zwarte gaten zijn heel actief in het opslokken van materie. Astronomen gingen ervan uit dat zich daardoor een stabiele ‘donut’ van gas rond het zwarte gat vormt. Onder leiding van de Japanse astronoom Takuma Izumi heeft een team van astronomen waarnemingen gedaan van zo’n donut. Deze bevindt zich in het hart van het 14 miljoen lichtjaar verre Circinus-stelsel. Vervolgens heeft het team de waarnemingen vergeleken met een computersimulatie van gas dat naar een zwart gat toe valt. Deze vergelijking heeft aan het licht gebracht dat zo’n donut geen rigide geheel is, maar een complexe verzameling van zeer dynamische gascomponenten. Allereerst stroomt er koud moleculair gas naar het zwarte gat, waarbij het zodanig wordt verhit dat de moleculen uiteenvallen in atomen en ionen. Sommige van deze atomen worden vervolgens weggeblazen in richtingen loodrecht op de schijf. Dit hete atomaire gas valt vervolgens terug naar de schijf, die een turbulente driedimensionale structuur krijgt. En deze cyclus blijft zich herhalen. (EE)
→ Black Hole ‘Donuts’ are Actually ‘Fountains’

29 november 2018
Astronomen hebben, met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop, de grootste inventarisatie tot nu toe gemaakt van bolvormige sterrenhopen in de zogeheten Coma-custer – kolossale verzameling van sterrenstelsels op 300 miljoen lichtjaar van de aarde. Na afloop van het onderzoek stond de teller op maar liefst 22.426 bolhopen. Omdat bolhopen veel kleiner zijn dan complete sterrenstelsels – en veel talrijker bovendien – zijn ze veel geschikter om de vervorming van de ruimte zoals die door de zwaartekracht van de Coma-cluster wordt veroorzaakt in kaart te brengen. De Coma-cluster was een van de eerste plekken in het heelal waar grote hoeveelheden donkere materie zijn aangetroffen. Bolhopen zijn samenballingen van enkele honderdduizenden oude sterren. Ze zijn rond veel sterrenstelsels aangetroffen, waaronder ook onze Melkweg. Sommige van deze laatste zijn zelfs al met het blote oog waarneembaar. Die in de Coma-cluster uiteraard niet. De bolhopen die nu in de Coma-cluster zijn ontdekt maken ook geen deel meer uit van specifieke sterrenstelsels. Ze zijn uit hun thuisstelsels verdreven nadat deze bij bijna-botsingen met andere stelsels betrokken waren. Als gevolg van deze interacties vormen sommige van de met Hubble ontdekte bolvormige sterrenhopen een soort bruggen tussen de sterrenstelsels waar ze ooit deel van hebben uitgemaakt. (EE)
→ Hubble Uncovers Thousands of Globular Star Clusters Scattered Among Galaxies

29 november 2018
Nieuwe waarnemingen van de quasar 3C 273 laten de structuur zien van het gas dat om het centrale superzware zwarte gat wervelt. Ook is een nieuwe nauwkeurige bepaling gedaan van de massa van dat zwarte gat. Bij de waarnemingen zijn de vier telescopen van de Europese Very Large Telescope als interferometer gebruikt (Nature, 29 november). Quasar 3C 273 werd meer dan een halve eeuw geleden ontdekt door de Nederlands-Amerikaanse astronoom Maarten Schmidt. Het object – het eerste in zijn soort – viel op door zijn extreem grote helderheid, wat de vraag opwierp waar het de benodigde energie vandaan haalde. Inmiddels is duidelijk dat de oorzaak ligt bij een kolossaal zwart gat dat materie uit zijn omgeving aantrekt. Die materie verdwijnt niet rechtstreeks het zwarte gat in, maar hoopt zich in eerste instantie op in een schijf daaromheen. Met behulp van de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) is nu gekeken naar het snel ronddraaiende gas in die ‘accretieschijf’. Vanwege de grote afstand van 3C 273 – ruwweg 2,5 miljard lichtjaar – kon tot nog toe niet precies worden gemeten hoe groot die accretieschijf is. Met de VLTI, die de prestaties van een 130 meter grote enkelvoudige telescoop kan evenaren, is dat nu wel gelukt. De schijf blijkt een schijnbare grootte van 10 microboogseconden te hebben. Op de afstand van de quasar komt dat overeen met ongeveer 0,1 lichtjaar. De waarnemingen hebben ook aangetoond dat het gas in de schijf daadwerkelijk om het centrale zwarte gat draait. Ook is gemeten met welke snelheid dat gebeurt. Uit de omvang van de accretieschijf en de snelheid van het daarin aanwezige gas kan de massa van het zwarte gat worden afgeleid. Het resultaat – ongeveer 300 miljoen zonsmassa’s – komt overeen met eerdere schattingen. (EE)
→ Im Strudel eines schwarzen Lochs

21 november 2018
Een team van astronomen, onder leiding van Fernando Buitrago van de universiteit van Lissabon, heeft 29 nieuwe massarijke ultra-compacte sterrenstelsels (‘MUGs’) opgespoord. De stelsels zijn heel klein, maar bevatten desalniettemin veel massa. In het nabije heelal zijn ze schaars, maar op afstanden van 11 à 12 miljard lichtjaar zijn ze heel talrijk. De nu ontdekte MUGs bevinden zich op afstanden van ‘slechts’ 2 tot 5 miljard lichtjaar. Zeven van hen worden beschouwd als ‘oerstelsels’ – sterrenstelsels die sinds hun ontstaan, meer dan 10 miljard jaar geleden, niet in aanraking zijn geweest met soortgenoten. Stelsels als deze geven een beeld van hoe de sterrenstelsels in de begintijd van het heelal er hebben uitgezien. Volgens de meest gangbare theorie zouden deze ‘maagdelijke’ sterrenstelsels aan de dans zijn ontsnapt doordat ze deel uitmaken van dichtbevolkte clusters van sterrenstelsels. Dat lijkt in tegenspraak met elkaar, maar is toch goed verklaarbaar. Waar veel sterrenstelsels bijeen zijn, zijn hun onderlinge snelheden groot. Hierdoor kunnen stelsels elkaar zo snel passeren, dat ze elkaar bijna niet beïnvloeden. Het merkwaardige is nu dat niet alle MUGs die nu zijn ontdekt tot dichtbevolkte clusters behoren. En dat vraagt nog om een verklaring. (EE)
→ The quest for galactic relics from the primordial Universe

19 november 2018
Een internationale groep van sterrenkundigen heeft een klein, uiteengerukt dwergstelsel ontdekt op 300 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Door de getijdenkrachten van twee nabijgelegen 'normale' schijfvormige sterrenstelsels, elk met een middellijn van zo'n 40.000 lichtjaar, is het kleinere dwergstelsel enorm sterk uitgerekt tot een soort 'kikkervisje', met een compacte 'kop' en een zeer langgerekte 'staart'. De sterren van het dwergstelsel hebben zich daarbij verspreid over een afstand van ongeveer één miljoen lichtjaar - bijna tien maal de middellijn van ons eigen Melkwegstelsel. Het kosmische drama heeft zich afgespeeld in HCG098 (Hickson Compact Group 98), een klein, compact groepje van sterrenstelsels. Juist in deze overzichtelijke groepjes kunnen astronomen gedetailleerd onderzoek doen aan de manier waarop sterrenstelsels elkaars levensloop beïnvloeden. De waarnemingen, verricht met een relatief kleine telescoop die uitgerust was met speciale kleurfilters, zijn vandaag gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (GS)
→ Astronomers Discover Giant Relic of Disrupted "Tadpole" Galaxy

15 november 2018
Het helderste sterrenstelsel dat we kennen, de quasar W2246-0526, blijkt inderdaad materiaal van naburige sterrenstelsels te ‘stelen’ om het superzware zwarte gat in zijn centrum te kunnen voeden (Science, 16 november). W2246-0526 behoort tot een bijzondere categorie van quasars, die aan het zicht onttrokken worden door enorme hoeveelheden interstellair gas en stof. Deze stelsels worden ook wel Hot DOG's genoemd, wat staat voor ‘hot, dust-obscured galaxies’. Hot DOG’s zenden voornamelijk infraroodstraling uit. Ze ontlenen hun energie aan de materie die zich in de accretieschijf rond het centrale zwarte gat ophoopt. Tot nu toe was echter onduidelijk waar dat materiaal nu precies vandaan kwam, al bestond wel het vermoeden dat het aan naburige stelsels werd onttrokken. Bij nieuw onderzoek zijn minstens drie kleine satellietstelsels bij W2246-0526 ontdekt. Opnamen die met de radiotelescopen ALMA en VLA en de Hubble-ruimtetelescoop zijn gemaakt laten zien dat deze stelsels met lange ‘bruggen’ van stof en gas met het centrale stelsel verbonden zijn. Tezamen bevatten deze bruggen net zoveel gas als W2246-0526 zelf. Dit bewijst dat W2246-0526 inderdaad grote hoeveelheden stof en gas van zijn buren steelt. Deze instroom van materiaal is voldoende om het centrale zwarte gat te voeden (en verborgen te houden) en tegelijkertijd de vorming van nieuwe sterren elders in het sterrenstelsel in gang te houden. (EE)
→ Scientists observe galaxy ‘stealing material’ to feed black hole

15 november 2018
Astronomen hebben misschien eindelijk de voorganger gevonden van een supernova van type Ic. Van dit soort supernova-explosies wordt aangenomen dat ze ontstaan nadat een hete, zware ster zijn buitenste lagen heeft afgestoten of deze is kwijtgeraakt aan een begeleidende ster. In mei 2017 waren astronomen getuige van een supernova-explosie die plaatsvond nabij het centrum van het relatief nabije spiraalstelsel NGC 3938 (afstand 65 miljoen lichtjaar). Door archiefgegevens van de Hubble-ruimtetelescoop te doorzoeken hebben ze opnamen uit 2007 ontdekt waarop de vermoedelijke voorganger van de supernova te zien is. Het betrof een supernova van type Ic, een soort supernova dat ontstaat door de explosie van een ster die tientallen keren zoveel massa heeft als onze zon. Omdat zulke sterren enorm helder zijn, zou je denken dat het niet moeilijk zou zijn om beelden van de voorgangers van deze explosies op te sporen. Maar de meeste supernova’s van type Ic die zijn waargenomen speelden zich op te grote afstand af. Een analyse van de voorganger van supernova 2017ein laat zien dat het object extreem heet is. Maar wat was het eigenlijk? Er lijken twee mogelijkheden te zijn. Volgens één scenario was het een enkelvoudige ster met 45 tot 55 keer zoveel massa als onze zon. Een alternatief scenario geeft aan dat het ook een dubbelster kan zijn geweest, bestaande uit een ster van 60 tot 80 zonsmassa’s en een ster van ongeveer 48 zonsmassa’s. In het laatste geval zou de zwaarste ster zijn buitenste lagen van waterstof en helium zijn kwijtgeraakt aan zijn nabije begeleider. Het is dus nog steeds niet helemaal duidelijk hoe supernova-explosies van type Ic – verantwoordelijk voor ongeveer 20 procent van alle explosies van zware sterren – ontstaan. Maar mogelijk komt daar binnenkort verandering in. Over een jaar of twee zal het overblijfsel van supernova 2017ein voldoende ‘uitgegloeid’ zijn om te kijken wat er nu precies is achtergebleven. Dat kan meer inzicht geven in de voorgeschiedenis van deze sterexplosie. (EE)
→ Astronomers Find Possible Elusive Star Behind Supernova

14 november 2018
In augustus 2017 detecteerden wetenschappers zowel zwaartekrachtgolven als een flits gammastraling van een gebeurtenis die zich afspeelde in een sterrenstelsel op 130 miljoen lichtjaar van de aarde. Het verschijnsel werd veroorzaakt door een botsing tussen twee neutronensterren die – zoals tot nu toe werd aangenomen – samensmolten tot een zwart gat. Nieuw onderzoek door Maurice van Putten van de Sejong Universiteit in Zuid-Korea en Massimo della Valle van de Osservatorio Astronomico de Capodimonte in Italië, wijst er nu echter op dat het eindproduct toch geen zwart gat is geweest (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 14 november).  Zwaartekrachtsgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd die worden gegenereerd door snel bewegende massa's, en zich van daaruit door de ruimte voortplanten. Tegen de tijd dat de golven de aarde bereiken, zijn ze ongelooflijk zwak en hun detectie vereist extreem gevoelige apparatuur. Het duurde dan ook tot 2016 voordat wetenschappers er voor het eerst in slaagden om zwaartekrachtgolven te detecteren met het Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO).  Sinds dat baanbrekende resultaat zijn nog zes keer zwaartekrachtgolven gedetecteerd. Een van deze detecties, GW170817, was het resultaat van de botsing tussen twee neutronensterren. Tegelijk met de uitbarsting van zwaartekrachtgolven van deze samensmelting, werden allerlei soorten straling van het verschijnsel waargenomen – van gammastraling tot radiostraling. De waarnemingen suggereerden dat de beide neutronensterren samensmolten tot een zwart gat. Met behulp van een nieuwe techniek hebben Van Putten en Della Valle de LIGO-gegevens nu echter nogmaals geanalyseerd. Hun onderzoek laat zien dat de beide detectoren van LIGO, die meer dan 3000 kilometer uit elkaar staan, gelijktijdig een afnemende ‘tsjirp’ van ongeveer vijf seconden oppikten. De frequentie van dit signaal daalde van 1 kilohertz naar 49 hertz, wat suggereert dat het samengevoegde object langzamer is gaan roteren. Daaruit leiden de onderzoekers af dat er een grotere neutronenster is ontstaan in plaats van een zwart gat. (EE)
→ Gravitational waves from a merged hyper-massive neutron star

13 november 2018
Een internationaal team van astronomen heeft een groot maar extreem lichtzwak 'spooksterrenstelsel' gevonden dat zich op relatief kleine afstand van het Melkwegstelsel bevindt. Het stelsel, Antlia 2 (of Ant 2) genoemd, naar het (zuidelijke) sterrenbeeld waarin het is ontdekt, is qua afmetingen vergelijkbaar met de Grote Magelhaense Wolk, maar straalt tienduizend keer zo weinig licht uit. Het is nooit eerder opgemerkt omdat het zich - gezien vanaf de aarde - min of meer achter de centrale schijf van ons eigen Melkwegstelsel bevindt, waarin veel absorberend stof voorkomt. Ant 2 werd ontdekt in meetgegevens van de Europese astrometrische ruimtetelescoop Gaia, die van 1,7 miljard sterren de posities, helderheden, afstanden en bewegingen heeft opgemeten. De astronomen brachten zogeheten RR Lyrae-sterren in kaart (een bepaald type veranderlijke sterren), die veel voorkomen in dwergsterrenstelsels. Uit de Gaia-metingen bleek dat een groot aantal verre RR Lyrae-sterren in het sterrenbeeld Antlia een gezamenlijke beweging door het heelal uitvoeren. Vervolgonderzoek wees uit dat het hier inderdaad om een tot nu toe onbekende begeleider van ons eigen Melkwegstelsel gaat, op een afstand van ca. 130.000 lichtjaar. Dat Ant 2 zo weinig sterren bevat, komt vermoedelijk doordat het langzaam maar zeker uiteen wordt getrokken door de getijdenkrachten van het Melkwegstelsel. Hoe het 'spookstelsel' zo groot heeft kunnen blijven is nog onduidelijk. Nader onderzoek zal hopelijk ook meer licht werpen op de rol - en misschien op de eigenschappen - van de donkere materie die naar alle waarschijnlijkheid in het sterrenstelsel aanwezig is. De ontdekking is gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (GS)
→ Gaia spots a ‘ghost’ galaxy next door

7 november 2018
Voor het eerst is het astronomen gelukt om een aantal paren sterrenstelsels op te sporen die bijna tot één groter sterrenstelsel zijn samengesmolten. Daarbij zijn ook paren van superzware zwarte gaten ontdekt die uiteindelijk tot één nog kolossaler zwart gat zullen samensmelten (Nature, 8 november). De astronomen lieten zich inspireren door een Hubble-opname van twee botsende sterrenstelsels die tezamen NGC 6240 worden genoemd. Om te beginnen doorzochten ze het archief van de röntgensatelliet Swift naar actieve superzware zwarte gaten die door dichte wolken van gas en stof aan het zicht worden onttrokken. Alleen de röntgenstraling van deze objecten weet door het omringende stof heen te dringen. Vervolgens werden de objecten die daarbij opdoken op nabij-infrarode golflengten nader onderzocht met de Keck-telescoop op Hawaï. Ook in de Hubble-archieven werden op dit soort objecten uitgeplozen. Het resultaat: bijna 500 sterrenstelsels, waarvan meer dan 17 procent twee superzware zwarte gaten in hun centrum bleken te hebben die naar elkaar toe spiralen. Dat is een verrassend groot percentage, omdat computersimulaties hebben laten zien dat zulke compacte paren van superzware zwarte gaten maar heel kort bestaan. De nieuwe resultaten bevestigen het al bestaande vermoeden dat botsingen tussen sterrenstelsels een belangrijke rol spelen bij de vorming van dubbele superzware zwarte gaten die uiteindelijk met elkaar samensmelten. Bij zo’n samensmelting komen kolossale hoeveelheden energie vrij in de vorm van zwaartekrachtgolven – rimpelingen in de ruimtetijd die recent voor het eerst zijn waargenomen met de detectors van het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Over een paar miljard jaar zal ook ons Melkwegstelsel bij zo’n botsing betrokken zijn – met het Andromedastelsel als partner. Na die ontmoeting zullen ook de centrale superzware zwarte gaten van deze beide sterrenstelsels met elkaar samensmelten. (EE)
→ Astronomers Find Pairs of Black Holes at the Centers of Merging Galaxies

6 november 2018
Op slechts één miljard lichtjaar van ons vandaan, in de nabije cluster die bekendstaat als Abell 2597, bevindt zich een reusachtige galactische fontein. In het hart van een van de stelsels in deze cluster is een enorme straal van koud moleculair gas waargenomen die de ruimte in spuit en vervolgens als een intergalactische stortbui op het zwarte gat neerregent. De in- en uitstroom van zo'n enorme kosmische fontein zijn nog nooit eerder gezamenlijk waargenomen. Ze vinden hun oorsprong in de binnenste 100.000 lichtjaar van het helderste sterrenstelsel in Abell 2597. De ontdekking is gedaan door een team onder leiding van Grant Tremblay van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Tremblay en zijn collega's hebben de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gebruikt om de posities en bewegingen van koolstofmonoxidemoleculen in het sterrenstelsel te volgen. Deze koude moleculen, met temperaturen tot minus 250 à 260 °C, bleken naar binnen – dat wil zeggen: naar het zwarte gat toe – te vallen. Aan de hand van gegevens van het MUSE-instrument van de Europese Very Large Telescope hebben de astronomen ook het warmere gas kunnen volgen dat in de vorm van jets door het zwarte gat wordt uitgestoten. In combinatie geven deze gegevens een compleet beeld van het volledige proces: koud gas valt in de richting van het zwarte gat, waardoor deze wordt geactiveerd en in reactie daarop twee snel bewegende jets van gloeiende plasma de ruimte in blaast. Deze jets spuiten vervolgens als spectaculaire galactische fonteinen het zwarte gat uit. Het plasma kan echter niet aan de zwaartekrachtsgreep van het sterrenstelsel ontsnappen: het koelt af, vertraagt en regent uiteindelijk weer terug naar het zwarte gat, waarna de cyclus opnieuw begint. (EE)
→ Volledig persbericht

31 oktober 2018
Op basis van waarnemingen met de Australia Compact Telescope Array – een radiotelescoop in New South Wales (Australië) – is een kort filmpje gemaakt dat de ontwikkeling laat zien van het restant van Supernova 1987A. Sinds hij op 24 februari 1987 aan de zuidelijke nachthemel opdook is Supernova 1987A een van de meest bestudeerde objecten in de geschiedenis van de sterrenkunde. Hij luidde het einde in van een blauwe superreuzenster in de Grote Magelhaense Wolk, op ongeveer 168.000 lichtjaar van de aarde. Het was voor het eerst sinds 1604 dat een supernova met het blote oog waarneembaar was vanaf de aarde. De ‘nieuwe ster’ werd voor het eerst opgemerkt door astronomen van de Las Campanas-sterrenwacht in het noorden van Chili. Yvette Cendes, masterstudent aan de universiteiten van Toronto en Leiden, heeft nu een time-lapse gemaakt van de nasleep van de supernova over de periode 1992-2017. Het ‘filmpje’ laat zien hoe de schokgolf van de explosie uitdijt en op het ‘puin’ stuit dat de oorspronkelijke ster voordien al had uitgestoten. In een begeleidend wetenschappelijk artikel, dat vandaag in de Astrophysical Journal is verschenen, versterken Cendes en haar collega’s het vermoeden dat de uitdijende supernovarest niet plat is, zoals de ringen van Saturnus, maar als een torus of donut. De onderzoekers bevestigen ook dat de schokgolf nu 1000 kilometer per seconde sneller uitdijt. Deze versnelling is ontstaan doordat de expanderende torus zich een weg door het omringende puin heeft gebaand. (EE)
→ Time-Lapse Shows Thirty Years in the LifeOf One Of the Most Studied Objects in Astronomy: Supernova 1987A

29 oktober 2018
Met de 50-meter Large Millimeter Telescope (LMT) in Centraal-Mexico is ontdekt dat een spiraalstelsel op 800 miljoen lichtjaar afstand (IRAS 17020+4544) een grote hoeveelheid koel moleculair gas de ruimte in blaast. Eerder werd met de Europese röntgenkunstmaan XMM-Newton al ontdekt dat er vanuit de directe omgeving van het superzware zwarte gat in het centrum van het stelsel ijl heet gas de ruimte in wordt geblazen. De nieuwe metingen, gepubliceerd in The Astrophysical Journal, laten nu zien dat er vanuit de accretieschijf rond het zwarte gat ook grote hoeveelheden koel gas wegstromen. Het moleculaire gas werd gedetecteerd op afstanden van 2000 tot 20.000 lichtjaar van het zwarte gat. De ontdekking is opmerkelijk omdat een dergelijk feedback-mechanisme normaal gesproken vooral wordt waargenomen in sterrenstelsels die sowieso al veel interstellair gas en stof bevatten. IRAS 17020+4544 is echter veel minder gas- en stofrijk; het spiraalstelsel lijkt ons eigen Melkwegstelsel. (GS)
→ Researchers Observe a Powerful Molecular Wind in a Spiral Galaxy

29 oktober 2018
Fast radio bursts ('snelle radioflitsen') blijken geen straling uit te zenden op lage radiofrequenties. De mysterieuze flitsen, die slechts een milliseconde duren en op onverwachte momenten aan de sterrenhemel zichtbaar zijn, werden in 2007 voor het eerst 'gezien'. Hun ware aard is echter nog steeds een raadsel; vermoedelijk ontstaan ze op of nabij neutronensterren in verre sterrenstelsels. Australische radioastronomen hebben nu twee observatoria in West-Australië (de Australian Square Kilometer Array Pathfinder, ASKAP, en de Murchison Wide-Field Array, MWA) gedurende lange periodes op hetzelfde deel van de hemel gericht, in de hoop snelle radioflitsen waar te nemen met beide instrumenten. ASKAP registreerde inderdaad een aantal krachtige flitsen, maar MWA nam helemaal niets waar. De resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. MWA, een observatorium dat bestaat uit een groot aantal eenvoudige antennes, verricht waarnemingen op veel lagere radiofrequenties (langere golflengten) dan ASKAP. Het feit dat de flitsen wel door ASKAP maar niet door MWA zijn gezien, betekent dat ze kennelijk geen laagfrequentie radiostraling uitzenden, of dat die laagfrequente straling op de een of andere manier wordt geabsorbeerd. Uiteindelijk moeten dit soort resultaten nieuwe inzichten bieden in de ware aard van de raadselachtige flitsen. (GS)
→ Synchronized Telescope Dance Puts Limits on Mysterious Flashes in the Sky

29 oktober 2018
De Kleine Magelhaense Wolk, een van de kleine begeleiders van het Melkwegstelsel, ligt op sterven. Dat concluderen Australische radioastronomen vandaag in een artikel in Nature Astronomy, gebaseerd op gedetailleerde waarnemingen met de Australian SKA Pathfinder (ASKAP) - een netwerk van tientallen schotelantennes in West-Australië. Natuurlijk 'leeft' een sterrenstelsel niet echt, maar wanneer er geen nieuwe sterren meer in ontstaan, spreken astronomen wel van een 'dood' stelsel. Zo ver is het nog niet met de Kleine Magelhaense Wolk, maar de nieuwe, zeer gedetailleerde radiowaarnemingen laten wel overduidelijk zien dat het dwergsterrenstelsel veel waterstofgas verliest aan zijn omgeving. Dat betekent dat er uiteindelijk onvoldoende gas over is voor de vorming van nieuwe sterren. Het nieuwe resultaat biedt bovendien een mogelijke verklaring voor het ontstaan van de zogeheten Magelhaense Stroom - een langgerekte sliert waterstofgas die in een grote boog rond ons Melkwegstelsel gedrapeerd ligt. Het gas in de Magelhaense Stroom is vermoedelijk grotendeels afkomstig uit de Kleine Magelhaense Wolk. Het gasverlies van de Kleine Magelhaense Wolk is mogelijk het resultaat van een relatief recente botsing met de naburige Grote Magelhaense Wolk. (GS)
→ Astronomers Witness Slow Death of Nearby Galaxy

25 oktober 2018
Astronomen hebben ontdekt dat het zuidoostelijke deel van de Kleine Magelhaense Wolk – een begeleider van ons Melkwegstelsel – zich losmaakt van de rest van dit dwergsterrenstelsel. Dat bewijst dat de Kleine en de Grote Magelhaense Wolk ‘recent’ met elkaar in botsing zijn gekomen. Bij hun ontdekking hebben de astronomen gebruik gemaakt van gegevens van de Europese satelliet Gaia, die heel nauwkeurige metingen doet van de posities en snelheden van sterren. Deze gegevens brachten hen op het spoor van zogeheten ‘wegloopsterren’ van de Kleine Magelhaense Wolk – sterren die zich met hoge snelheden van het stelsel verwijderen. Het nieuwe onderzoek laat zien dat alle sterren in het zuidoostelijke deel van de Kleine Magelhaense Wolk, dat ook wel de ‘Vleugel’ wordt genoemd, met vergelijkbare snelheden dezelfde kant op bewegen – naar de Grote Magelhaense Wolk toe. Eerdere modelberekeningen hadden al laten zien dat een botsing tussen beide stelsels precies dit resultaat zou hebben. (EE)
→ U-M astronomers confirm collision between two Milky Way satellite galaxies

24 oktober 2018
Veel radiosterrenstelsels blijken een dubbel superzwaar zwart gat in hun kern te herbergen. Dat concluderen Britse astronomen op basis van onderzoek aan de zogeheten jets van deze actieve sterrenstelsels. De resultaten zijn gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Een superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsel (enkele miljoenen tot een paar miljard maal zo zwaaar als de zon) blaast ook twee tegenovergesteld gerichte bundels van straling en energierijke deeltjes de ruimte in - de zogeheten jets. Waar die straalstromen tot stilstand komen door wisselwerking met het ijle gas in de intergalactische ruimte ontstaan grote 'lobben' die radiostraling produceren. Uit het nieuwe onderzoek blijkt nu dat er in driekwart van de onderzochte gevallen geen sprake is van een nette 'uitlijning' van die ver verwijderde, oude lobben met de recenter gevormde jets op kleinere afstand van het centrum. Dat valt te verklaren wanneer de jets periodiek van richting veranderen. Zo'n precessiebeweging kan ontstaan doordat het superzware zwarte gat in het centrum van het stelsel deel uitmaakt van een dubbelsysteem. Op den duur zullen de twee zwarte gaten naar elkaar toe spiraliseren en met elkaar botsen en versmelten, onder uitzending van krachtige zwaartekrachtgolven. De nieuwe resultaten laten zien dat zulke botsingen vermoedelijk vaker voorkomen dan tot nu toe werd gedacht. (GS)
→ Astronomers spot signs of supermassive black hole mergers

23 oktober 2018
Nieuw onderzoek lijkt antwoord te geven op de vraag waarom de stervorming in clusters van sterrenstelsels al vroeg in de geschiedenis van het heelal stilviel. Uit onderzoek van een selectie van verre clusters blijkt dat de stervorming in sterrenstelsels langer aanhoudt naarmate het heelal ouder wordt. Toen het heelal 4 miljard jaar oud was duurde de stervormingsfase amper een miljard jaar, twee miljard later was dat al opgelopen tot 1,3 miljard jaar en in het huidige heelal duurt deze fase 5 miljard jaar. Maar waarom is dit zo? Een sterrenstelsel dat zich bij een cluster aansluit brengt koud gas mee waaruit zich nog geen sterren hebben gevormd. Het is denkbaar dat het stelsel dit gas kwijtraakt zodra het zich een weg moet banen door het dichte, hete gas dat zich al tussen de stelsels in de cluster bevindt. Een andere mogelijkheid dat de stervorming in pas gearriveerde sterrenstelsels simpelweg stilvalt omdat de aanvoer van koud gas van buitenaf wordt afgesneden zodra ze de cluster betreden. Dit proces is naar verwachting wat trager. Een derde mogelijkheid is dat het de energie van de stervorming zelf is die ervoor zorgt dat het aanvankelijk nog aanwezige koude gas uit het stelsel wordt verdreven. Dit proces zou zich juist wat sneller voltrekken dan het eerste scenario. Volgens de astronomen die de verre clusters hebben onderzocht, past het eerste scenario nog het best bij de verschillende tijdschalen die ze in hun onderzoek zijn tegengekomen. De nieuwe resultaten zijn op 23 oktober gepubliceerd in The Astrophysical Journal. (EE)
→ Study Provides New Insight Into Why Galaxies Stop Forming Stars

17 oktober 2018
De bijna 4 miljard lichtjaar verre ‘blazar’ PG 1553+113 vertoont een tweejarige helderheidscyclus op gammagolflengten. Dat volgt uit waarnemingen die de afgelopen tien jaar met de Amerikaanse ruimtetelescoop Fermi zijn gedaan. Een blazar is een actief sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat in zijn kern dat bezig is om materie uit zijn omgeving op te slokken. Volgens de ontdekkers is het voor het eerst dat het periodieke gedrag van een actief sterrenstelsel op gammagolflengten is aangetoond. Eerder was diezelfde periodiciteit bij PG 1553+113 al waargenomen op andere golflengten, waaronder die van zichtbaar licht. Het periodieke gedrag van de blazar kan erop wijzen dat er in zijn kern niet één maar twee superzware zwarte gaten schuilgaan. Een van die zwarte gaten zou een deel van de door hem opgeslokte materie in de vorm van een relatief smalle deeltjesbundel terug de ruimte in blazen. Deze bundel, die tevens een bron van allerlei soorten elektromagnetische straling is, zou ten gevolge van interacties met het andere zwarte gat enigszins heen en weer schommelen. Als deze interpretatie klopt zou PG 1553+113 ook een bron van zwaartekrachtgolven zijn. De nieuwe Europese detector voor zwaartekrachtgolven LISA, die na 2030 in de ruimte zal worden gebracht, zou in staat moeten zijn om die waar te nemen. Het is overigens ook best mogelijk dat de cyclische uitstoot van straling een andere oorzaak heeft. De nieuwe bevindingen omtrent PG 1553+113 zijn bekendgemaakt tijdens het achtste internationale Fermi-symposium, dat deze week in Baltimore wordt gehouden. (EE)
→ Blazar’s Brightness Cycle Confirmed by NASA’s Fermi Mission

17 oktober 2018
Een internationaal team van astronomen heeft, met het VIMOS-instrument van de Very Large Telescope van ESO, een kolossale structuur in het vroege heelal ontdekt. Deze proto-supercluster van sterrenstelsels, die de bijnaam Hyperion heeft gekregen, is de grootste en meest massarijke structuur die tot nu toe op zo’n grote afstand en in zo’n ver verleden – slechts 2,3 miljard jaar na de oerknal – is ontdekt. De enorme massa van de proto-supercluster wordt geschat op meer dan duizend biljoen keer de massa van de zon. Dat is vergelijkbaar met de massa van de grootste structuren die in het huidige heelal worden waargenomen. Astronomen zijn verbaasd dat er zo vroeg al zulke grote structuren bestonden. Hyperion is gesitueerd in het sterrenbeeld Sextant. Zijn bestaan werd opgemerkt bij een analyse van de enorme hoeveelheid gegevens die voortkwamen uit de VIMOS Ultra-deep Survey. Deze survey heeft een unieke 3D-kaart van de verdeling van meer dan 10.000 sterrenstelsels opgeleverd. De astronomen hebben ontdekt dat Hyperion een zeer complexe structuur heeft, bestaande uit minstens zeven gebieden van hoge dichtheid die door filamenten van sterrenstelsels met elkaar verbonden zijn. Zijn afmetingen zijn vergelijkbaar met die van nabije superclusters, hoewel deze een heel andere structuur hebben. Nabijere superclusters hebben doorgaans een veel geconcentreerdere massaverdeling. Dit verschil is waarschijnlijk toe te schrijven aan het feit dat de zwaartekracht bij nabije superclusters miljarden jaren de tijd heeft gehad om de beschikbare materie dichter bijeen te brengen. Daar is in het geval van de veel jongere Hyperion veel minder tijd voor geweest. Gezien zijn grote omvang zo vroeg in de geschiedenis van het heelal, zal Hyperion naar verwachting tot iets evolueren dat vergelijkbaar is met de grootste structuren in het lokale heelal, zoals de superclusters die tezamen de Grote Muur van Sloan vormen of de Virgo-supercluster, waartoe ons eigen Melkwegstelsel behoort. (EE)
→ Volledig persbericht

16 oktober 2018
Op 17 augustus 2017 registreerden gevoelige detectoren op aarde de zwaartekrachtgolven (minieme rimpelingen in de ruimtetijd) die geproduceerd waren door de botsing van twee neutronensterren - de extreem compacte overblijfselen van supernova-explosies. Dat het om een neutronensterbotsing ging, bleek indertijd uit het feit dat de zwaartekrachtgolven vergezeld werden door een verrassend zwakke flits van gammastraling, een kort durende uitbarsting van blauw licht, en een langzaam uitdovende bron van infraroodstraling en röntgenstraling - precies in overeenstemming met theoretische voorspellingen. Sterrenkundigen denken nu dat ze op 1 januari 2015 precies zo'n neutronensterbotsing hebben waargenomen. Ook toen was er sprake van een zwakke gammaflits, een relatief snel uitdovende lichtbron en een lang nagloeiende bron van röntgenstraling. Zwaartekrachtgolven van die gammaflits (GRB150101B geheten) zijn echter niet waargenomen; de Amerikaanse LIGO-detectoren en de Europese Virgo-detector waren op dat moment niet in bedrijf, en bovendien vond deze explosie op een veel grotere afstand plaats: 1,7 miljard lichtjaar in plaats van 130 miljoen lichtjaar. Opmerkelijk genoeg vlamde de zogeheten 'kilonova' van 1 januari 2015 op in een sterrenstelsel dat veel overeenkomsten vertoont met het 'gaststelsel' van de neutronensterbotsing van 17 augustus 2017. In een artikel in Nature Communications schrijven de onderzoekers dat het vrijwel zeker om een vergelijkbaar verschijnsel ging, met de kanttekening dat het ook de botsing van een neutronenster met een zwart gat geweest zou kunnen zijn. Nu sterrenkundigen beter weten hoe zulke neutronensterbotsingen eruit zien, zullen er in de toekomst ongetwijfeld meer ontdekt worden. Bij de onderlinge botsing van neutronensterren worden grote hoeveelheden zware, zeldzame elementen geproduceerd, zoals goud en platina. (GS)
→ All in the Family: Kin of Gravitational-Wave Source Discovered

11 oktober 2018
Een internationaal team van astronomen heeft een ontploffing van een zware ster waargenomen die opmerkelijk zwak was en snel uitdoofde. De waarneming wijst erop dat de ontploffende ster een (onwaarneembaar zwakke) begeleider had die zijn buitenste lagen heeft afgestroopt. Hierdoor liep de uiteindelijke supernova-explosie met een sisser af (Science, 12 oktober). Wanneer een ster met minstens acht keer zoveel massa als onze zon zonder nucleaire ‘brandstof’ komt te zitten, komt het tot een supernova-explosie. Bij deze ontploffing worden de buitenste lagen van de ster weggeblazen en blijft een compacte neutronenster – de ingestorte kern van de ster – achter. Doorgaans zijn de buitenste lagen van zo’n ster goed voor enkele zonsmassa’s aan materie. Maar bij supernova iPTF 14gqr was dat veel minder: die blies maar een vijfde zonsmassa de ruimte in. Het bestaan van zulke ‘mislukte’ supernova’s was al voorspeld, maar het is voor het eerst dat zo’n duidelijk praktijkvoorbeeld is waargenomen. Het feit dat de oorspronkelijke ster überhaupt explodeerde bewijst dat hij oorspronkelijk heel veel massa moet hebben gehad. Maar waar is die massa gebleven? Volgens de astronomen kan er maar één verklaring zijn: de massa is gestolen. En de dief zou een nabije witte dwergster, een neutronenster of een zwart gat zijn geweest. Het is dus mogelijk dat er na de supernova twee om elkaar wentelende neutronensterren zijn achtergebleven, die heel geleidelijk naar elkaar toe zullen spiralen en uiteindelijk samensmelten. Klinkt bekend? Inderdaad: vorig jaar detecteerden wetenschappers zwaartekrachtgolven die aan een botsing tussen twee neutronensterren wordt toegeschreven. (EE)
→ Dying star emits a whisper

10 oktober 2018
Australische astronomen hebben in een jaar tijd twintig snelle radioflitsen gedetecteerd – krachtige flitsen van radiostraling van buiten ons Melkwegstelsel. Daarmee is het totale aantal detecties bijna verdubbeld. (Nature, 11 oktober). Snelle radioflitsen komen uit alle mogelijke hemelrichtingen en duren slechts een paar milliseconden. Astronomen weten nog niet hoe ze ontstaan, maar er komen enorme hoeveelheden energie bij vrij: ruwweg 80 keer de totale jaarproductie van onze zon. De nieuwe detecties zijn gedaan met de Australia Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), een relatief nieuwe array van radioschotels in West-Australië. Ze omvatten onder meer de meest nabije en de helderste radioflitsen die tot nu toe zijn opgetekend. ASKAP is vanwege zijn grote beeldveld bij uitstek geschikt voor het opsporen van radioflitsen. (EE)  
→ Aussie Telescope Almost Doubles Known Number of Mysterious ‘Fast Radio Bursts’

4 oktober 2018
Astronomen hebben waarschijnlijk voor het eerst de nagloeiing waargenomen van een gammaflits die aan de aarde voorbij is gegaan. Dat is gebeurd bij het vergelijken van data van een lopende hemelsurvey met de VLA-radiotelescoop in New Mexico met data van eerdere surveys. Een gammaflits is een korte, maar heftige uitbarsting van gammastraling die ontstaat bij de ineenstorting van een zeer zware ster (een ‘hypernova’) of bij een botsing tussen twee neutronensterren. De gammastraling wordt daarbij in de vorm van twee smalle bundels uitgezonden. Alleen als een van die bundels toevallig onze kant op wijst, is de eigenlijke gammaflits waarneembaar voor speciaal voor dit doel ontwikkelde satellieten die om de aarde draaien. Zo’n gammaflits gloeit nog een tijdje na op minder energierijke golflengten – onder meer in de vorm van radiostraling. En die straling gaat alle kanten op. Bij het doorspitten van de gegevens van de VLA Sky Survey (VLASS) werd een object ontdekt dat in 1994 bij een eerdere survey met de VLA wel te zien was, maar in de VLASS-survey niet. Door ook de gegevens van andere radiosterrenwachten erbij te betrekken, werd ontdekt dat het object voor het eerst opdook op een VLA-opname uit 1993. Ook was het te zien op opnamen die tussen 1993 en 2015 waren gemaakt met de VLA en de radiotelescoop van Westerbork. Het object, dat FIRST J1419+3940 wordt genoemd, bevindt zich aan de rand van een sterrenstelsels op 280 miljoen lichtjaar van de aarde. Uit de sterkte van de radiostraling van het object, en het feit dat het heel geleidelijk zwakker werd, leiden de astronomen af dat het zeer waarschijnlijk een nagloeiende gammaflits is geweest. De gammaflits zou ergens in 1992 of 1993 hebben plaatsgevonden, maar is niet terug te vinden in de gegevens van de gammasatellieten uit die tijd. Als dat inderdaad zo is, moet het een gammaflits zijn geweest waarvan geen van beide bundels onze kant op wees. (EE)
→ VLA Sky Survey Reveals First “Orphan” Gamma Ray Burst

4 oktober 2018
Quasars steken niet één maar twee soorten vuurwerk af. Niet alleen de kern van het sterrenstelsel van de quasar straalt fel. Ook een geboorte-explosie van sterren buiten de kern zorgt geregeld voor kosmisch vuurwerk. Dat blijkt uit internationaal onderzoek onder leiding van de Groningse hoogleraar Peter Barthel met behulp van de ALMA-telescoop in Chili. De sterrenkundigen publiceren hun bevindingen vandaag in het vakblad Astrophysical Journal Letters. Quasars zijn de ultra-felle kernen van sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand. Ze stralen zo fel onder invloed van een superzwaar zwart gat dat materie aanzuigt die heet gaat gloeien. De moeder-sterrenstelsels van quasars zijn echter lastig te bestuderen door het felle licht van de quasar zelf. Enkele jaren geleden had het team van Barthel al het vermoeden dat de moederstelsels van quasars veel nieuwe sterren produceren. De nieuwe ALMA-waarnemingen bevestigen dit. De ALMA-afbeeldingen van drie verre quasars laten duidelijk zien dat geboorte-explosies van jonge sterren verantwoordelijk zijn voor de verwarming van een deel van het stof. Peter Barthel (Rijksuniversiteit Groningen): “De millimeterstraling die we detecteren bewijst het bestaan van de ster-geboorte-explosies. Bovendien vinden ze plaats vlak buiten de fel stralende kernen. Er is dus sprake van dubbel vuurwerk.” Studente José Versteeg (Rijksuniversiteit Groningen) speelde een belangrijke rol bij de analyse van de gegevens. “Alle drie de quasars laten het dubbele vuurwerk zien. We publiceren nu eerst de uitgebreide analyse van quasar 3C298. Daarna rond ik de complete studie af.”
→ Volledig persbericht

1 oktober 2018
Bij ‘diepe’ waarnemingen met de MUSE-spectrograaf van de Very Large Telescope van ESO zijn rond verre sterrenstelsels immense kosmische reservoirs van atomaire waterstof ontdekt. De buitengewone gevoeligheid van MUSE heeft deze vage waterstofwolken in het vroege heelal, die een gloed van zogeheten Lyman-alfa-straling vertonen, rechtstreeks waarneembaar gemaakt. Daarbij is vastgesteld dat bijna de hele nachthemel een onzichtbare gloed vertoont. Een internationaal team van astronomen heeft, met behulp van het MUSE-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT), een onverwachte overvloed aan Lyman-alfa-straling ontdekt in het zogeheten Hubble Ultra Deep Field (HUDF). De ontdekte straling bestrijkt bijna dit hele beeldveld. Via extrapolatie komt het team tot de conclusie dat bijna de gehele hemel een onzichtbare gloed van Lyman-alfa-straling uit het vroege heelal vertoont. Astronomen zijn er al heel lang aan gewend dat de hemel er op verschillende golflengten heel anders uitziet, maar de uitgestrektheid van de waargenomen Lyman-alfa-straling kwam toch als een verrassing. ‘Je realiseren dat de hele hemel een gloed van zichtbaar licht vertoont terwijl je bezig bent de Lyman-alfa-straling van verre waterstofwolken waar te nemen, was een echte openbaring,’ aldus Kasper Borello Schmidt, een lid van het team van astronomen achter dit resultaat. ‘Dit is een geweldige ontdekking!’, voegt teamlid Themiya Nanayakkara daaraan toe. ‘Besef de volgende keer dat je naar een maanloze nachthemel kijkt en de sterren ziet, dat de hemel een onzichtbare gloed van waterstof vertoont: de oudste bouwsteen van het heelal, die de hele nachthemel doet oplichten.’ Het HUDF-gebied dat door het team is waargenomen, is een in andere opzichten onopvallend stukje hemel in het sterrenbeeld Fornax (Oven), dat in 2004 beroemd werd toen meer dan 270 uur kostbare waarneemtijd van de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA werd besteed om hier dieper dan ooit het heelal in te kijken. De HUDF-waarnemingen lieten zien dat dit schijnbaar donkere stukje hemel is bezaaid met duizenden sterrenstelsels, wat nog maar eens bewees hoe ontzaglijk groot het heelal is. Dankzij de uitstekende mogelijkheden van MUSE kunnen we nu nog dieper de ruimte in kijken. De detectie van Lyman-alfa-straling in het HUDF is de eerste keer dat astronomen deze zwakke straling van de gasomhulsels van de vroegste sterrenstelsels hebben kunnen waarnemen. In deze compositiefoto is de Lyman-alfa-straling in blauw over de beroemde HUDF-opname heen gelegd. MUSE, het instrument achter deze nieuwste waarnemingen, is een geavanceerde integraal-veldspectrograaf die gekoppeld is aan Unit Telescope 4 van de VLT op ESO’s Paranal-sterrenwacht. Wanneer MUSE de hemel waarneemt, registreert hij voor elke pixel in zijn detector de verdeling van de golflengten in het binnenkomende licht. Door naar het volledige lichtspectrum van astronomische objecten te kijken, krijgen we een goed beeld van de astrofysische processen die zich in het heelal afspelen. ‘Deze MUSE-waarnemingen geven ons een volledig nieuwe kijk op de diffuse gasomhulsels van de sterrenstelsels in het vroege heelal’, aldus Philipp Richter, een ander lid van het onderzoeksteam. Het internationale team van astronomen dat deze waarnemingen heeft gedaan, heeft wel ideeën over wat deze verre wolken van waterstof ertoe brengt om Lyman-alfa-straling uit te zenden, maar de precieze oorzaak blijft een mysterie. Maar omdat men denkt dat deze zwakke gloed alomtegenwoordig is aan de nachthemel, zal verder onderzoek naar verwachting meer duidelijkheid geven over de oorsprong ervan. ‘In de toekomst zijn we van plan nog geavanceerdere metingen uit te voeren’, zegt teamleider Lutz Wisotzki. ‘We willen uitzoeken hoe deze uitgestrekte kosmische reservoirs van atomaire waterstof over de ruimte zijn verdeeld.’
→ Origineel persbericht

27 september 2018
Astronomen hebben, met behulp van de Chandra-ruimtetelescoop van NASA, een indrukwekkende opname gemaakt van een enorme ‘staart’ van heet gas die zich over een afstand van meer dan een miljoen lichtjaar uitstrekt achter een groep sterrenstelsels die naar een grotere groep sterrenstelsels toe duikt. Clusters bestaan uit honderden tot duizenden afzonderlijke sterrenstelsels. Maar het leeuwendeel van de massa van zo’n cluster bestaat uit heet gas dat röntgenstraling uitzendt en uit (onzichtbare) donkere materie. De nieuwe Chandra-opname laat zien hoe clusters zo groot kunnen zijn geworden: ze vangen simpelweg sterrenstelsels uit de omgeving in. In dit geval is het de cluster Abell 2142 die voor ‘grote aantrekker’ speelt. Deze cluster bestaat uit honderden sterrenstelsels, gehuld in gas met temperaturen van enkele miljoenen graden. Even verderop is een groepje sterrenstelsels te zien dat een wolk van heet gas achter zich aansleept – net als een bizar grote komeet. Uit de richting waarin de staart wijst kan worden afgeleid dat het groepje recht op Abell 2142 afstevent. Onderweg daarnaartoe verliezen de sterrenstelsels een deel van het gas dat hen omhult, ongeveer zoals bomen tijdens de herfst hun bladeren verliezen als het hard waait. De eerste 800.000 lichtjaar van deze staart is tamelijk recht en smal. Dat wijst erop dat het gas daar bijeen wordt gehouden door magnetische velden. Daarachter waaiert de staart uit, mogelijk omdat sterke turbulenties in het gas de beschermende effect van de magnetische velden teniet doen. (EE)
→ Making Head or Tail of a Galactic Landscape

20 september 2018
Een Brits team van astronomen heeft materie gedetecteerd die met 30 procent van de lichtsnelheid in een superzwaar zwart gat valt. Het verschijnsel, waargenomen met de Europese röntgensatelliet XMM-Newton, speelt zich af in het centrum van het meer dan een miljard lichtjaar verre sterrenstelsel PG211+143 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society). In het centrum van bijna elk volwaardig sterrenstelsel bevindt zich een zwart gat met miljoenen tot miljarden keer zoveel massa als onze zon. Deze superzware zwarte gaten trekken materie uit hun omgeving aan, maar die materie heeft vaak zoveel draaiing dat zij niet rechtstreeks het zwarte gat in stroomt. In plaats daarvan spiraalt ze ernaartoe, waardoor zich een zogeheten accretieschijf rond het zwarte gat vormt. Aangenomen werd het toestromende gas doorgaans banen volgt die loodrecht op de rotatieas van het zwarte gat staan. Maar echt noodzakelijk is dat niet – zoals de situatie in PG211+143 bewijst. Als de accretieschijf scheef staat ten opzichte van het zwarte gat, kan deze uiteenvallen in afzonderlijke ringen die met elkaar in botsing komen. Daarbij heffen ze elkaars rotatie op, waarna hun gas alsnog rechtstreeks het zwarte gat in valt. Daarbij worden veel hogere snelheden bereikt dan bij normale accretie – in dit geval dus ruwweg 100.000 kilometer per seconde. Dankzij deze chaotische vorm van accretie kunnen zwarte gaten zich heel snel voeden met materie uit hun omgeving. Mogelijk is dat ook de reden waarom de zwarte gaten die vroeg in de geschiedenis van het heelal zijn ontstaan zo snel zoveel massa hebben gekregen. (EE)
→ Matter falling into a black hole at 30 percent of the speed of light

18 september 2018
Ons Melkwegstelsel wordt vergezeld door twee kleine satellietstelsel: de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk. Vanuit de Tropen en vanaf het zuidelijk halfrond zijn ze gemakkelijk met het blote oog zichtbaar. In een artikel in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society suggereren Australische astronomen nu dat er ooit een derde 'Magelhaense Wolk' is geweest. Dat stelsel zou drie à vijf miljard jaar geleden in botsing zijn gekomen en zijn versmolten met de Grote Magelhaense Wolk. De sterrenkundigen baseren hun (nog enigszins speculatieve) conclusie op computersimulaties van botsingen van sterrenstelsels en op waarnemingen van de sterren in de Grote Magelhaense Wolk. Een deel van de sterren in het satellietstelsel draait in de 'verkeerde' richting rond het centrum, tegen de bewegingsrichting van de meeste andere sterren in. Bovendien is al lange tijd bekend dat de sterren en sterrenhopen in de Grote Magelhaense Wolk óf heel oud zijn, óf juist heel jong - alsof er in het relatief recente verleden een nieuwe geboortegolf van sterren op gang is gekomen. Zowel de tegendraads roterende sterren als de opmerkelijke leeftijdsverdeling van de sterren is goed te verklaren door aan te nemen dat de Grote Magelhaense Wolk een paar miljard jaar geleden een ander satellietstelsel heeft opgeslokt. (GS)
→ Magellanic Clouds Duo May Have Been a Trio

13 september 2018
De Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA is begonnen aan een nieuwe zoektocht naar de vroegste sterrenstelsels in het heelal. Bij deze survey, BUFFALO geheten, zullen zes omvangrijke clusters van sterrenstelsels onder de loep worden genomen. De eerste waarnemingen tonen de cluster Abell 370 en een schare aan omringende sterrenstelsels, die door het zwaartekrachtlenseffect zijn uitvergroot. Kolossale clusters zoals Abell 370 spelen een belangrijke rol bij het opsporen van de verste sterrenstelsels. Dankzij hun immense massa’s fungeren zulke clusters als natuurlijke lenzen. De ruimte rond Abell 370 is zodanig gekromd dat het licht van verder weg staande objecten wordt afgebogen, vervormd en versterkt. Dit effect maakt zwakke, verre objecten waarneembaar voor Hubble. Een opvallend voorbeeld van zo’n vervormde afbeelding is de lange sliert in het midden van de foto, die ‘de Draak’ wordt genoemd. Dit langgerekte lichtspoor bestaat uit talrijke ‘kopieën’ van een ver spiraalstelsel. BUFFALO staat voor ‘Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations’. De survey wordt geleid door astronomen van het Niels Bohr Instituut (Denemarken) en de Durham Universiteit (VK). Het hoofddoel is om te onderzoeken hoe en wanneer de zwaarste en helderste sterrenstelsels in het heelal zijn ontstaan, en hoe de vorming van de eerste sterrenstelsels is beïnvloed door de verdeling van de donkere materie in het heelal. (EE)
→ BUFFALO charges towards the earliest galaxies

12 september 2018
Een Braziliaanse amateurastronoom heeft bij toeval ontdekt dat er in een sterrenstelsel op 50 miljoen lichtjaar van de aarde 14 jaar geleden een supernova-explosie heeft plaatsgevonden. De supernova is destijds wel gefotografeerd, maar bleef toen onopgemerkt. Het overgrote deel van de ongeveer 50.000 supernova-explosies die tot nu toe zijn waargenomen, is ontdekt in het kader van grote, systematische zoekprogramma’s. Maar zo af en toe glipt er wel eens eentje door de mazen van het net. Zo ook de supernova die in 2004 plaatsvond in het sterrenstelsel NGC 1892. Dat deze kolossale sterexplosie alsnog is opgemerkt, is te danken aan Jorge Stockler de Moraes, die dit stelsel in januari 2017 fotografeerde met zijn 30-cm telescoop. Toen hij zijn opname naast die van een professionele opname uit 2004 legde, ontdekte hij dat op deze laatste een heldere ster te zien was, die op de nieuwe foto ontbrak. Stockler de Moraes schakelde de hulp in van professionele astronomen, die op zoek zijn gegaan naar meer beeldmateriaal. Uit dat onderzoek bleek dat de ster alleen te zien was op de foto die de Braziliaanse amateurastronoom als eerste naast de zijne had gelegd. Daarmee staat zo goed als vast dat het een supernova moet zijn geweest. (EE)
→ Surprise Discovery of a 14-Year-Old Supernova

10 september 2018
Dankzij de inzet van kunstmatige intelligentie (artificial intelligence, AI) zijn 72 tot dusver onbekende uitbarstingen ontdekt van FRB121102, een repeterende bron van snelle radioflitsen. Dat melden onderzoekers van de Universiteit van Californië in Berkeley in The Astrophysical Journal. Snelle radioflitsen (fast radio bursts, FRB's) zijn krachtige uitbarstingen van radiostraling die pakweg een duizendste van een seconde duren en plaatsvinden in ver verwijderde sterrenstelsels. Tot nu toe is niet bekend waardoor de flitsen precies veroorzaakt worden. Van slechts één bron, FRB121102, is ontdekt dat hij meerdere malen uitbarstingen vertoont. Zo werden er in waarnemingen van 26 augustus 2017 niet minder dan 21 van die flitsen waargenomen in een periode van minder dan een uur. De waarnemingen van 2017 zijn nu opnieuw geanalyseerd, met gebruikmaking van AI-technieken die in staat zijn om afwijkende patronen in de data efficiënt op te sporen. Op die manier werden niet minder dan 72 tot dusver onbekende flitsen ontdekt. Daarmee komt het totaal aantal flitsen van FRB121102 op ruim 300. Op basis van de nieuwe resultaten concluderen de onderzoekers dat de radioflitsen geen vaste periodiciteit vertonen (althans niet met een periode van meer dan een honderdste seconde), zoals je zou verwachten wanneer ze afkomstig zouden zijn van snel roterende neutronensterren. De hoop is dat AI-technieken uiteindelijk zullen bijdragen aan het oplosse van het radioflits-mysterie. (GS)
→ AI helps track down mysterious cosmic radio bursts

6 september 2018
Met behulp van de ALMA-telescoop, en de natuurlijke lenswerking van een tussenliggend sterrenstelsel, hebben astronomen een sterrenstelsel op meer dan 12 miljard lichtjaar van de aarde kunnen onderzoeken. Daarbij is ontdekt dat het verre stelsel grote hoeveelheden moleculair gas wegblaast – een verschijnsel dat de vorming van nieuwe sterren tijdelijk afremt (Science, 7 september). In gewone sterrenstelsels, zoals onze Melkweg, staat de vorming van nieuwe sterren op een laag pitje. De productie blijft steken bij ongeveer één ster per jaar. Zogeheten starburststelsel produceren honderden tot duizenden nieuwe sterren per jaar. Dat houden ze echter niet eeuwig vol. Starburststelsels remmen hun eigen sterproductie af door grote hoeveelheden gas weg te blazen. Dat gas is niet verloren, maar verzamelt zich in de zogeheten halo van het stelsel, en valt later weer geleidelijk terug, zodat er ook dan weer nieuwe kunnen worden geproduceerd. In nabije starburststelsels was dit verschijnsel al waargenomen, maar in verre stelsels – stelsels in de begintijd van het heelal dus – nog niet. Dankzij ALMA is daar nu verandering in gekomen. Met deze (sub)millimeter-radiotelescoop is vastgesteld dat het verre sterrenstelsel SPT 2319-55 omgeven is door moleculair gas. (‘SPT’ staat voor South Pole Telescope – het instrument waarmee het stelsel is ontdekt.)Uit de ALMA-waarnemingen blijkt dat het gas met snelheden van bijna 800 kilometer per seconde uit SPT 2319-55 wordt weggeblazen. Dat gebeurt niet gelijkmatig, maar met horten en stoten. Maar gemiddeld verliest het stelsel jaarlijks ongeveer net zoveel gas als dat het gas in nieuwe sterren omzet. De ‘wind’ die van het stelsel uitgaat is waarschijnlijk het gevolg van de talrijke supernova-explosies die niet lang na de vorming van een nieuwe generatie van sterren optreden. Ook het superzware zwarte gat in het centrum van het stelsel kan daarbij een rol spelen. (EE)
→ Fierce Winds Quench Wildfire-like Starbirth in Far-flung Galaxy

5 september 2018
Nauwkeurige metingen met een Amerikaans netwerk van radiotelescopen laten zien dat bij de botsing tussen twee neutronensterren die in augustus 2017 werd geregistreerd een smalle bundel van supersnelle deeltjes is ontstaan (Nature, 6 september). De gebeurtenis, die plaatsvond in een sterrenstelsel op 130 miljoen lichtjaar van de aarde, ging ook gepaard met zwaartekrachtgolven en een zogeheten gammaflits. De nasleep van de gebeurtenis, die bekendstaat als GW170817, is met tal van telescopen op en rond de aarde waargenomen. Op die manier hebben wetenschappers kunnen vaststellen hoe de eigenschappen van de uiteenlopende soorten elektromagnetische straling die bij de botsing vrijkwamen mettertijd veranderden. Een van de openstaande vragen was of bij de botsing ook een smalle ‘jet’ van materie was ontstaan die met bijna de snelheid van het licht de interstellaire ruimte in schoot. Zulke jets zijn nodig om het soort gammaflitsen te produceren waarvan op theoretische gronden was voorspeld dat ze door botsingen tussen neutronensterren worden veroorzaakt. Uit de radiowaarnemingen is nu gebleken dat een deel van het materiaal dat bij GW170817 de ruimte in werd geblazen zich met 97 procent van de lichtsnelheid verplaatst. Een analyse van de waarnemingen laat zien dat het materiaal inderdaad deel uitmaakt van een smalle jet die vanaf de aarde gezien onder een hoek van 20 graden werd uitgezonden. Het idee is nu dat de botsing tussen de beide neutronensterren een explosie veroorzaakte, waarbij een bolvormige schil van stellair puin werd weggeblazen. De neutronensterren zouden ineen zijn gestort tot een zwart gat, dat materie uit zijn omgeving begon aan te trekken. Deze materie vormde een snel ronddraaiende schijf rond het zwarte gat. Niet alle materie van zo’n schijf komt uiteindelijk in het zwarte gat terecht. Een deel ervan wordt in gebundelde vorm in richtingen loodrecht op de schijf terug de ruimte in geblazen. Alleen als een van beide jets min of meer onze kant op wijst, is ook de gammaflits waarneembaar die bij de botsing tussen twee neutronensterren ontstaat. (EE)
→ Radio Observations Confirm Superfast Jet of Material From Neutron Star Merger

5 september 2018
Behalve een miljard sterren in onze Melkweg observeert ESA’s Gaia-ruimtevaartuig ook extragalactische objecten. Haar geautomatiseerde waarschuwingssysteem verwittigt astronomen wanneer Gaia een plotselinge gebeurtenis – een transient – opmerkt. Een team van astronomen heeft nu ontdekt dat na een aanpassing van het waarschuwingssysteem Gaia honderden opmerkelijke transients in de kernen van sterrenstelsels kan detecteren. Ze vonden ongeveer 480 transients over een periode van ongeveer een jaar. Hun nieuwe methode wordt zo snel mogelijk in het systeem geïmplementeerd, zodat astronomen de aard van deze verschijnselen kunnen bepalen (publicatie in de november-editie van MNRAS). In 2013 lanceerde ESA haar Gaia-ruimtevaartuig om de locatie te meten van een miljard sterren in onze Melkweg en tientallen miljoenen sterrenstelsels. Elke positie aan de hemel komt één keer per maand in het blikveld van Gaia; in totaal ongeveer zeventig keer tijdens de missie. Hierdoor kan het ruimtevaartuig plotselinge verschijnselen herkennen, zoals superzware zwarte gaten die sterren uiteenscheuren of sterren die exploderen als supernova. Gaia ziet een verandering in helderheid wanneer het een maand later terugkeert naar hetzelfde stukje hemel. Een team van astronomen van SRON, de Radboud Universiteit en de Universiteit van Cambridge heeft nu bijna vijfhonderd transients gevonden in de centra van sterrenstelsels gedurende een periode van een jaar.Astronomen Zuzanna Kostrzewa-Rutkowska, Peter Jonker, Simon Hodgkin en anderen doorzochten de Gaia-database op transients rond kernen van sterrenstelsels in de periode tussen juli 2016 en juni 2017. Ze gebruikten een sterrencatalogus—uit de Sloan Digital Sky Survey Release 12—en een op maat gemaakt wiskundig hulpmiddel. Met dit nieuwe hulpmiddel kunnen de onderzoekers zeldzame, lichtkrachtige verschijnselen in galactische centra identificeren. Ze zijn er 480 tegengekomen, waarvan het waarschuwingssysteem er slechts vijf heeft opgepikt.Het snel waarschuwen van de astronomische gemeenschap is cruciaal voor veel van de geobserveerde gebeurtenissen. Gaia zag bij ongeveer honderd transients niets ongewoons tijdens de maand vóór en de maand na detectie, wat de korte duur aangeeft van de gebeurtenissen die leiden tot een verhoogde emissie van licht. Jonker: ‘Zulke verschijnselen hebben grote waarde omdat astronomen daarmee voor eventjes superzware zwarte gaten kunnen bestuderen die voorheen onzichtbaar waren. Vooral de korte gebeurtenissen kunnen ons wijzen richting tot nu toe ongrijpbare middelzware zwarte gaten die sterren verslinden.’De belangrijkste verklaring voor de meeste transients is dat superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels plotseling veel actiever worden naarmate er meer gas in het zwarte gat valt, waarbij de omgeving oplicht. Deze verse brandstof kan uit een ster worden gehaald terwijl een zwart gat hem uit elkaar scheurt met zijn enorme zwaartekracht.
→ Oorspronkelijk persbericht

4 september 2018
Wanneer een rode superreus een supernova-explosie ondergaat, is hij gehuld in een relatief dikke schil van circumstellair materiaal. Die conclusie trekken Japanse onderzoekers in Nature Astronomy op basis van waarnemingen aan 26 van zulke rode-superreus-explosies en vergelijking met verschillende theoretische modellen. Bij een supernova-explosie wordt een zogeheten shock breakout verwacht - een korte, intense lichtflits die voorafgaat aan de eigenlijke tragere supernova. Die werd in geen van de 26 gevallen waargenomen. Wel bleek dat 24 van de 26 exploderende superreuzen sneller in helderheid toenamen dan je zou verwachten. Modellen waarin de exploderende ster wordt omgeven door een schil van materie, met een massa die ongeveer gelijk is aan tien procent van de massa van de zon, kunnen de waarnemingen echter heel goed verklaren. De schil van circumstellaire materie absorbeert het licht van de shock breakout, en de botsing van het bij de explosie weggeblazen sterrengas met de omringende materieschil produceert extra energie. De materieschil ontstaat vermoedelijk aan het eind van het leven van de rode superreus als gevolg van massaverlies van de ster. Op welke manier dat precies gebeurt is nog niet bekend. (GS)
→ Veiled Supernovae Provide Clue to Stellar Evolution

4 september 2018
Met de Murchison Wide-angle Array (MWA) in West-Australië is de laagfrequente radiostraling in kaart gebracht die uitgezonden wordt door kosmische-stralingsdeeltjes in de Grote en de Kleine Magelhaense Wolk - de twee satellietstelsels van ons eigen Melkwegstelsel. Die kosmische straling bestaat uit energierijke elektrisch geladen deeltjes, die vooral geproduceerd en versneld worden in supernovaresten - de uitdijende gasschillen van geëxplodeerde sterren. Omdat alleen zware sterren een supernova-explosie ondergaan, en omdat zware sterren maar een korte levensduur hebben, bieden de waarnemingen ook informatie over het aantal supernova-explosies in de twee Magelhaense Wolken en over het tempo waarin nieuwe sterren ontstaan. De MWA-metingen, gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, wijzen uit dat er in de Grote Magelhaense Wolk ongeveer eens in de tien jaar een nieuwe ster ontstaat met een massa vergelijkbaar met die van de zon; in de Kleine Magelhaense Wolk gebeurt dat gemiddeld eens in de veertig jaar. (GS)
→ Telescope Maps Cosmic Rays in Large & Small Magellanic Clouds

29 augustus 2018
Een internationaal team van astronomen uit Japan, Mexico en de VS hebben een ‘monsterstelsel’ op 12,4 miljard lichtjaar van de aarde onder de loep genomen. Daarbij hebben ze, met behulp van de(sub)millimetertelescoop ALMA, structuren ontdekt die nog nooit eerder zijn waargenomen (Nature, 30 augustus). Het stelsel, dat de aanduiding COSMOS-AzTEC-1 heeft gekregen, behoort tot de extreme starburststelsels – sterrenstelsels die in hoog tempo nieuwe sterren produceren. Aangenomen wordt dat deze stelsels de voorlopers zijn van de elliptische reuzenstelsels – de grootste sterrenstelsels in het huidige heelal. COSMOS-AzTEC-1 werd al in 2007 ontdekt. Sterrenstelsels als deze produceren in een extreem hoog tempo nieuwe sterren: duizend keer zo snel als onze eigen Melkweg, die jaarlijks maar een handjevol nieuwe sterren aflevert. Om te onderzoeken waarom dit zo is hebben de astronomen de verdeling van het moleculaire gas in COSMOS-AzTEC-1 in kaart gebracht. Dit gas is de grondstof voor nieuwe sterren. Uit de waarnemingen blijkt dat het stelsel twee grote wolken van moleculair gas vertoont op duizenden lichtjaren van het centrum. Dat is opmerkelijk omdat bij de meeste starburststelsels de stervorming zich voornamelijk in het centrum afspeelt. Verder hebben de astronomen vastgesteld dat de beide kolossale gaswolken zeer instabiel zijn, wat heel ongebruikelijk is. In zulke wolken ondervindt de naar binnen gerichte zwaartekracht normaal gesproken een tegendruk. Waar de zwaartekracht de overhand krijgt, ontstaan sterren, die op hun beurt sterrenwinden en supernova-explosies veroorzaken. En dat zet een rem op de stervorming. In COSMOS-AzTEC-1 is de tegendruk echter veel zwakker dan de zwaartekracht. Hierdoor is de vorming van nieuwe sterren bijna letterlijk niet te stuiten. Als dit zo doorgaat raakt het stelsel al binnen 100 miljoen jaar door zijn gasvoorraad heen. Onduidelijk is nog waarom het gas in COSMOS-AzTEC-1 zo instabiel is. Een mogelijke verklaring is dat het stelsel een ander sterrenstelsel heeft opgeslokt, al zijn daar geen directe aanwijzingen voor gevonden. Ook is het nog een raadsel hoe het stelsel er überhaupt in is geslaagd om zoveel gas te verzamelen. (EE)
→ Astronomers reveal new details about ‘monster’ star-forming galaxies

17 augustus 2018
Sommige van de kleine, zwakke dwergstelsels die een baan beschrijven rond ons eigen Melkwegstelsel behoren tot de alleroudste sterrenstelsels in het heelal. Die opmerkelijke conclusie trekken Britse en Amerikaanse onderzoekers in een artikel in The Astrophysical Journal waarin de eigenschappen van dwergstelsels vergeleken worden met gedetailleerde theoretische modellen. Het gaat onder andere om de dwergstelsels Segue-1, Bootes I, Tucana II en Ursa Major I. Hun leeftijden zouden meer dan 13 miljard jaar bedragen. Volgens het standaardmodel van de kosmologie, waarin de evolutie van het heelal gedomineerd wordt door donkere materie, ontstonden de allereerste halo's van donkere materie kort na de oerknal. Ook koel waterstofgas werd door de zwaartekracht van die eerste, relatief kleine halo's aangetrokken; daaruit ontstond de eerste generatie kleine sterrenstelsels. De vorming daarvan kwam echter tot stilstand doordat het waterstofgas verhit en geïoniseerd raakte door de energierijke ultraviolette straling van de eerste sterren. Pas in een later stadium, honderden miljoenen jaren na de oerknal, waren de halo's van donkere materie zo sterk gegroeid dat het aanwezige waterstofgas toch weer voldoende kon afkoelen. Toen begon de vorming van grotere sterrenstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel. Uit een vergelijking van deze theoretische modellen met de eigenschappen van dwergsterrenstelsels blijkt nu dat sommige van de 'satellietstelsels' van de Melkweg tot de allereerste generatie sterrenstelsels behoren. Astronomen vergelijken de ontdekking met de vondst van fossiele resten van de oudste voorlopers van de mens. (GS)
→ Physicists reveal oldest galaxies

16 augustus 2018
Twee gebiedjes aan de sterrenhemel, één op het noordelijk halfrond en één op het zuidelijk halfrond, zijn gedetailleerd in beeld gebracht op ultraviolette golflengten, in het kader van de HUDV (Hubble Deep UltraViolet) Legacy Survey. Op de foto's zijn vele duizenden sterrenstelsels op uiteenlopende afstanden te zien. Eerder zijn vergelijkbare 'deep field'-opnamen gemaakt in zichtbaar licht en op infrarode golflengten; daaraan zijn nu waarnemingen in het ultraviolet (UV) toegevoegd - een golflengtegebied dat vanaf het aardoppervlak niet waarneembaar is doordat ultraviolette straling uit het heelal geabsorbeerd wordt door de aardse dampkring. De UV-waarnemingen bieden sterrenkundigen inzicht in de evolutie van sterrenstelsels in de loop van de kosmische geschiedenis: vooral jonge, hete, pasgeboren sterren stralen veel ultraviolet licht uit. De grootste geboortegolf van nieuwe sterren in het heelal lag zo'n drie miljard jaar na de oerknal; de UV-metingen van Hubble laten zien hoe de stervormingsactiviteit daarna langzaam maar zeker weer afnam. Op de allergrootste afstanden moeten sterrenstelsels bestudeerd worden op infrarode golflengten, omdat de energierijke straling van pasgeboren sterren naar het infrarood wordt 'uitgerekt' door de uitdijing van het heelal. Op veel kleinere afstanden bieden waarnemingen in zichtbaar licht in het algemeen een beter beeld. Maar juist in het gebied daartussen zijn metingen in het ultraviolet belangrijk. (GS)
→ Hubble Paints Picture of the Evolving Universe

16 augustus 2018
De heldere quasar PKS1353-341 blijkt het centrum te vormen van een tot nu toe onopgemerkt gebleven cluster van sterrenstelsels. De quasar - de extreem energierijke kern van een ver sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat in het centrum - produceert zoveel straling dat de zwakkere sterrenstelsels in de directe omgeving nooit eerder waren gedetecteerd. In plaats daarvan namen astronomen aan dat het om een redelijk geïsoleerde quasar ging. Waarnemingen met het Chandra X-ray Observatory en met de 6,5-meter Magellan Telescope in Chili hebben nu echter het bestaan aan het licht gebracht van een grote zwerm sterrenstelsels, waarvan de quasar het centrum vormt. De nieuw ontdekte cluster ligt op 'slechts' 2,4 miljard lichtjaar afstand, telt honderden leden en heeft een totale massa van naar schatting 690 biljoen zonsmassa's. De nieuwe ontdekking is gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De quasar zelf is maar liefst 46 miljard maal zo helder als de zon. Dat betekent dat het zwarte gat in de quasar veel materie uit zijn omgeving opslokt: de straling wordt geproduceerd door materie in de directe omgeving van het zwarte gat, kort voordat het naar binnen gezogen wordt. Vermoedelijk is het eetgedrag van het zwarte gat op de een of andere manier gerelateerd aan de positie in het centrum van de cluster. Het CHiPS-project (Clusters Hiding in Plain Sight) zal de komende tijd mogelijk nog meer voorbeelden vinden van clusters die eerder aan de aandacht zijn ontsnapt door de aanwezigheid van een extreem heldere centrale quasar. (GS)
→ Sprawling galaxy cluster found hiding in plain sight

14 augustus 2018
Ruim 12 miljard jaar geleden waren bepaalde gebieden in het jonge heelal relatief 'ondoorzichtig', door de aanwezigheid van grote hoeveelheden neutraal waterstofgas. Tegenwoordig is al het intergalactische gas geïoniseerd door de ultraviolette straling van sterrenstelsels, en is de ruimte tussen de sterrenstelsels vrijwel volledig transparant. Het ligt voor de hand om aan te nemen dat er in een gebied waarin veel koel, neutraal waterstofgas voorkomt ook relatief veel sterrenstelsels zullen zijn ontstaan. Dat blijkt echter niet het geval te zijn. Met de 8,3-meter Subaru-telescoop op Mauna Kea, Hawaii, is een relatief 'ondoorzichtig' gebied van een half miljard lichtjaar groot in het verre, vroege heelal bestudeerd. Daarbij werd ontdekt dat er in dit gebied verhoudingsgewijs juist weinig sterrenstelsels voorkomen. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De ontdekking doet vermoeden dat de 'ondoorzichtigheid' het directe gevolg is van de schaarste aan sterrenstelsels in het betreffende gebied. Minder sterrenstelsels betekent minder ultraviolet licht, en dus ook een minder sterk ioniserend effect. Kennelijk was de ultraviolette straling van verder weg gelegen sterrenstelsels in de jeugd van het heelal niet goed in staat om grote afstanden af te leggen. (GS)
→ In a massive region of space, astronomers find far fewer galaxies than they expected

9 augustus 2018
Dwergsterrenstelsels zijn veel kleiner en bevatten veel minder sterren dan grote sterrenstelsels zoals ons eigen Melkwegstelsel. Daarentegen bevatten ze verhoudingsgewijs veel interstellair gas - het materiaal waaruit nieuwe sterren kunnen ontstaan. Computersimulaties, uitgevoerd door astronomen van Columbia University en gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, laten nu zien dat twee botsende dwergstelsels een groot deel van hun gasvoorraad gemakkelijk kwijt kunnen raken aan een naburig groter stelsel. De astronomen simuleerden de botsing en versmelting van de sterrenstelsels NGC 4490 en NGC 4485, op 23 miljoen lichtjaar afstand van de aarde. Door getijdeneffecten wordt het interstellaire gas tijdens en na de botsing uit de dwergstelsels verdreven, tot op grote afstanden, in langgerekte 'getijdenstaarten'. Een naburig groot sterrenstelsel kan dat gas vervolgens gemakkelijk invangen, waarna er in het grote stelsel een geboortegolf van nieuwe sterren kan ontstaan. De Grote en de Kleine Magelhaense Wolk, twee relatief kleine begeleiders van ons eigen Melkwegstelsel, kwamen volgens de onderzoekers enkele miljarden jaren geleden ook met elkaaar in botsing. Grote hoeveelheden interstellair gas, met name afkomstig uit de Kleine Magelhaense Wolk, stroomden vervolgens ons eigen Melkwegstelsel in. De botsing van twee kleine satellietstelsels kan op die manier van grote invloed zijn op de stervormingsgeschiedenis van grote sterrenstelsels. (GS)
→ Study Highlights Role of Dwarf-Galaxy Mergers in Refueling Other Galaxies with Gas

9 augustus 2018
Waarnemingen met het Amerikaanse Chandra X-ray Observatory hebben het bestaan van vele tientallen 'middelzware' zwarte gaten aan het licht gebracht. Ze blijken vooral voor te komen in de kernen van dwergsterrenstelsels. Sterrenkundigen kennen twee soorten zwarte gaten: de stellaire exemplaren (de restanten van geëxplodeerde sterren), die hooguit enkele tientallen zonsmassa's wegen, en de superzware zwarte gaten in de kernen van veel sterrenstelsels, met massa's van miljoenen tot miljarden zonsmassa's. De laatste jaren zijn wel aanwijzingen gevonden voor het bestaan van middelzware zwarte gaten (een paar honderd tot een paar honderdduizend maal zo zwaar als de zon), maar er was weinig bekend over de aantallen waarin die voorkomen. In waarnemingen van de COSMOS Legacy Survey, uitgevoerd met de Chandra-röntgentelescoop, zijn nu tientallen middelzware zwarte gaten ontdekt in de kernen van dwergsterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand van de aarde. De röntgenstraling wordt uitgezonden door heet gas dat door het zwarte gat wordt opgeslokt; de intensiteit van de röntgenstraling is een maat voor de massa van het zwarte gat. Een tweede onderzoeksteam komt op een iets indirectere manier tot de ontdekking van ruim 150 middelzware zwarte gaten, eveneens in de kernen van dwergstelsels. Het gaat om zwarte gaten die nog steeds fors aan het groeien zijn; de waargenomen massa's liggen tussen enkele duizenden en enkele honderdduizenden zonsmassa's. De nieuwe ontdekkingen, gepubliceerd in twee artikelen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en in The Astrophysical Journal, bieden meer inzicht in de levensloop van zwarte gaten. De middelzware exemplaren kunnen zijn ontstaan door de zwaartekrachtscollaps van een grote gaswolk, of door de versmelting van grote aantallen stellaire zwarte gaten, terwijl superzware zwarte gaten mogelijk ontstaan door de botsing en versmelting van meerdere middelzware exemplaren. (GS)
→ Finding the Happy Medium of Black Holes

7 augustus 2018
Na bijna twintig jaar is het record van het verst verwijderde radiostelsel gebroken. Een team onder leiding van de Leidse promovendus Aayush Saxena heeft een radiostelsel gevonden uit de tijd dat het heelal nog maar 7% van zijn huidige leeftijd had. Het staat op een afstand van 12 miljard lichtjaar. Het team gebruikte de Giant Meter-wave Radio Telescope (GMRT) in India om het radiosterrenstelsel te identificeren. Daarna is met de Gemini Telescope op Hawaï en de Large Binocular Telescope in Arizona de afstand bepaald door de roodverschuiving van het stelsel te meten. De roodverschuiving van z = 5,72 betekent dat het sterrenstelsel wordt waargenomen zoals het eruitzag toen het heelal nog maar een miljard jaar oud was. Dat betekent dat het licht van dit stelsel bijna 12 miljard jaar oud is. Het team bestaat uit astronomen uit Nederland, Brazilië, het Verenigd Koninkrijk en Italië. Het onderzoek is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Het meten van de roodverschuiving van een sterrenstelsel vertelt astronomen de afstand van het stelsel. Hoe verder weg sterrenstelsels staan, des te sneller bewegen ze van ons af. Het licht van deze stelsels is daardoor roder. Naarmate de vluchtsnelheid hoger is, is de roodverschuiving groter. Radiostelsels zijn zeldzaam. Het zijn kolossale sterrenstelsels met een superzwaar zwart gat in hun centrum dat actief gas en stof uit zijn omgeving naar zich toetrekt. Deze eigenschap zet de lancering van hoogenergetische straalstromen in gang, die met bijna de lichtsnelheid geladen deeltjes de ruimte in spuwen. Deze jets zijn zeer helder op radiogolflengten. De ontdekking van dit soort stelsels op extreem grote afstanden is belangrijk voor ons begrip van de vorming en evolutie van deze stelsels. Het kan bovendien iets zeggen over de vorming van oer-zwarte gaten, die de groei van sterrenstelsels hebben aangedreven en gereguleerd. Maar dat dergelijke stelsels bestaan, verbaast astronomen. Eerste auteur Aayush Saxena (Sterrewacht Leiden): ‘We zijn benieuwd hoe deze zeer zware, verre sterrenstelsels hun massa hebben opgebouwd.’ Coauteur Huub Röttgering (Sterrewacht Leiden) voegt daaraan toe: ‘Heldere radiostelsels herbergen superzware zwarte gaten. Het is verbazingwekkend om zo vroeg in de geschiedenis van het heelal zulke objecten aan te treffen; de tijd om zulke zware zwarte gaten tot wasdom te laten komen is wel erg kort.’ Een radiosterrenstelsel met een roodverschuiving van z=5,19 was sinds zijn ontdekking in 1999 de vorige recordhouder. De volgende generatie radiotelescopen zal in combinatie met ‘s werelds grote optische en infraroodtelescopen radiostelsels op nog grotere roodverschuiving kunnen ontdekken.
→ Oorspronkelijk persbericht

26 juli 2018
Astronomen hebben, met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een filmpje gemaakt van het nagloeien van een gammaflits die in december 2016 plaatsvond. De terugslag, die ontstond nadat de krachtige jets van de gammaflits op het gas rond een zware ster inbeukten, duurde veel langer dan gedacht. De gammaflits werd getriggerd doordat een zware ster op meer dan 2 miljard lichtjaar van de aarde zijn miljoenen jaren durende gevecht tegen de zwaartekracht verloor en instortte. Het gevolg was een supernova-explosie, waarbij de kern van de ster in elkaar klapte tot een zwart gat. Het pas gevormde zwarte gat stootte kortstondig twee bundels van intense gammastraling uit – de eigenlijke gammaflits, die op 19 december 2016 werd geregistreerd door de Amerikaanse Swift-satelliet. In de weken daarna gloeide de gammaflits nog na op langere golflengten, waaronder de radiostraling waarvoor ALMA gevoelig is. Van de waarnemingen die in deze periode zijn gedaan is nu het allereerste ‘time-lapse’-filmpje van zo’n kolossale explosie gemaakt. Daarbij is ontdekt dat de omgekeerde schokgolf die optreedt wanneer de bundels gammastraling het weggeblazen materiaal van de voormalige ster treffen bijna een dag aanhield. De verwachting was dat het verschijnsel maar een paar seconden zou duren – net als de jets zelf. Het is pas voor de vierde keer dat astronomen de terugslag van een gammaflits op allerlei verschillende golflengten hebben kunnen waarnemen. Uit de ALMA-waarnemingen kan worden afgeleid dat deze jets evenveel energie bevatten als onze zon in een miljard jaar uitzendt. Dat lijkt veel, maar eigenlijk is het vrij weinig voor een gammaflits van dit type. Waarom deze gammaflits zo ‘zwak’ was, is nog een raadsel. (EE)
→ ALMA Creates Its First-Ever Movie of Cosmic Explosion

23 juli 2018
Het Andromedastelsel, de naaste buur van ons eigen Melkwegstelsel, heeft twee miljard jaar geleden een ander relatief groot sterrenstelsel uit de zogeheten Lokale Groep 'verorberd'. Die conclusie trekken astronomen van de Universiteit van Michigan op basis van computersimulaties en metingen aan de sterren in de uitgestrekte halo van Andromeda (M31). De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature Astronomy. De Lokale Groep bestaat uit tientallen kleine dwergstelsels en drie grote sterrenstelsels: ons eigen Melkwegstelsel, het Andromedastelsel (M31) en het kleinere Driehoekstelsel (M33), dat in feite een satellietstelsel van Andromeda is. Nu blijkt dat er oorspronkelijk nog een ander groot sterrenstelsel deel uitmaakte van de Lokale Groep - kleiner dan de Melkweg en Andromeda, maar groter dan M33. De botsing van dit stelsel met het Andromedastelsel, ongeveer twee miljard jaar geleden, heeft niet geleid tot de vorming van een groot elliptisch sterrenstelsel, zoals astronomen zouden verwachten. In plaats daarvan heeft Andromeda (een schijfvormig spiraalstelsel) de kosmische aanvaring overleefd. Wel ontstond er in de nasleep van de versmelting een enorme geboortegolf van nieuwe sterren, kwamen veel sterren van het kleinere stelsel in de uitgestrekte halo van Andromeda terecht, en kreeg de centrale schijf van Andromeda een grotere 'dikte'. Het merkwaardige satellietstelsel M32 (bovenaan op de foto) is volgens de astronomen het kleine, compacte restant van het 'opgegeten' sterrenstelsel, dat de aanduiding M32p heeft gekregen. M32 is een van de meest compacte sterrenstelsels die bekend zijn, en bevat verrassend veel relatief jonge sterren. (GS)
→ Milky Way's Long-Lost Sibling Finally Found

16 juli 2018
Met behulp van een wereldwijd netwerk van radiotelescopen heeft een internationaal team van sterrenkundigen onder Nederlandse leiding een van de scherpste radiofoto’s ooit van een zwaartekrachtlens gemaakt. Deze opname bevestigt dat donkere materie ongelijk is verdeeld in een groep sterrenstelsels. De onderzoekers publiceren hun bevindingen vandaag in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Sterrenkundigen willen weten hoeveel donkere materie aanwezig is in sterrenstelsels, en hoe het is verdeeld. Deze kennis is namelijk nodig om te weten hoe het heelal in de loop van de tijd is gegroeid en veranderd. Huidige theorieën voorspellen dat er vier keer zoveel donkere materie in het heelal is als het normale materiaal dat we kunnen zien. Een reden hiervoor is dat veel sterrenstelsels heel snel roteren, en zonder de extra massa van donkere materie zouden ze uit elkaar vliegen. “Deze missende donkere materie is misschien verstopt in dwergsterrenstelsels”, zegt eerste auteur Cristiana Spingola van de Rijksuniversiteit Groningen. “Volgens berekeningen zouden duizenden dwergsterrenstelsels rondom een sterrenstelsel zoals onze Melkweg moeten cirkelen. Maar tot op heden zijn er slechts ongeveer honderd gevonden. Donkere materie is namelijk onzichtbaar, wat kan verklaren dat de dwergsterrenstelsels moeilijk te vinden zijn.” Een manier om donkere materie zichtbaar te maken, is om het effect te bestuderen dat haar zwaartekracht heeft op andere objecten. Dit wordt een zwaartekrachtlens genoemd: de zwaartekracht van donkere materie buigt het licht af van een object dat zich achter de donkere materie bevindt. In dit onderzoek hebben de sterrenkundigen donkere materie bestudeerd in een groep sterrenstelsels op 3,9 miljard lichtjaren van de aarde. Deze sterrenstelsels werkten als een vergrootglas voor een radiobron verder weg: een zwart gat dat een straal van materiaal uitspuwt op 11,7 miljard lichtjaar van de aarde. De foto van de resulterende radioboog is bijzonder, omdat er nog nooit zo’n scherp beeld met deze techniek is gemaakt. Normaal gesproken zijn zulke foto’s onscherp, met maar een klein gedeelte van de boog zichtbaar. De sterrenkundigen hebben deze opname gemaakt door de waarnemingen van 24 radiotelescopen van over de hele wereld samen te voegen, waaronder die van de Westerbork Synthese Radio Telescoop van het Nederlands instituut voor radioastronomie, ASTRON. De gegevens werden samengevoegd door de supercomputer van JIVE in Dwingeloo. Uit de nieuwe foto konden de onderzoekers de afstand, helderheid en grootte van het zwarte gat bepalen. Daarnaast konden ze dankzij het lens-effect zien hoe de donkere materie verdeeld is in de groep sterrenstelsels: namelijk klonterig en ongelijk. “Dat kan betekenen dat er zich onzichtbare dwergsterrenstelsels in dat gebied bevinden, of een andere onbekende structuur van donkere materie, maar we weten het niet zeker”, zegt Spingola. Om de eigenschappen van donkere materie beter te begrijpen, past het team nu geavanceerde numerieke algoritmen toe om de aard van de klonterige donkere materie te kwantificeren. Maar ze zijn ook op zoek naar meer radiobogen zoals deze. "Er zijn slechts een beperkt aantal zwaartekrachtlenzen geschikt voor dit onderzoek”, zegt projectleider John McKean van ASTRON en de Rijksuniversiteit Groningen. “Maar met behulp van het wereldwijde netwerk van radiotelescopen verwachten we in de toekomst meer van dit soort gigantische radiobogen te vinden.”
→ Origineel persbericht

12 juli 2018
Een groot internationaal onderzoeksteam, met flinke inbreng van wetenschappers van de Vrije Universiteit Brussel en de Universite Libre de Bruxelles, heeft een hoogenergetische bron van kosmische neutrino’s opgespoord. Met behulp van de ‘neutrinotelescoop’ IceCube op Antarctica hebben zij een energierijk neutrino gedetecteerd dat afkomstig is van een superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsel op bijna 4 miljard lichtjaar van de aarde. De ontdekking brengt de oplossing van het vraagstuk van de kosmische straling een belangrijke stap dichterbij. Neutrino’s zijn spookachtige subatomaire deeltjes die onder meer ontstaan bij extreme processen in het heelal, zoals supernova-explosies en superzware zwarte gaten die materie uit hun omgeving opslokken. Vermoed wordt dat bij deze processen protonen tot relativistische snelheden worden versneld, wat gepaard zou gaan met het uitzenden van neutrino’s. Zowel de protonen als de neutrino’s kunnen afstanden van miljarden lichtjaren overbruggen en de aarde bereiken. Probleem is echter dat protonen geladen deeltjes zijn, die door magnetische velden in de ruimte van koers worden gebracht. Hierdoor kunnen we aan de energierijke protonen die hier arriveren niet meer ‘zien’ waar ze vandaan komen. Bij neutrino’s lukt dat wel: die hebben geen elektrische lading. Met het IceCube Neutrino Observatory nabij de Zuidpool is op 22 september 2017 een energierijk neutrino geregistreerd waarvan wetenschappers de herkomst hebben kunnen achterhalen. Daarbij zijn zij geholpen door achttien sterrenwachten en ruimtetelescopen, die kort na de detectie op de door IceCube aangegeven positie werden gericht. De gecombineerde waarnemingen laten zien dat het neutrino afkomstig was van een reeds bekende ‘blazar’. Dat is een reusachtig elliptisch sterrenstelsel met een actief superzwaar gat in zijn kern. Het feit dat deze blazar neutrino’s onze kant op ‘schiet’, bewijst dat hij als een deeltjesversneller fungeert. En dat maakt het aannemelijk dat de blazar ook een bron van energierijke protonen is – het hoofdbestanddeel van de zogeheten kosmische straling. Kosmische straling is de verzamelnaam voor de hoogenergetische deeltjes die continu vanuit de ruimte op de aarde ‘neerregenen’. De betreffende deeltjes kunnen tot wel honderd miljoen keer zoveel energie hebben als de deeltjes die in de Large Hadron Collider bij CERN in Zwitserland worden geproduceerd. Het stond al vast dat deze deeltjesstraling van buiten ons Melkwegstelsel afkomstig moest zijn, maar de precieze bron was nog onduidelijk. Dankzij de nieuwe ontdekking weten wetenschappers nu dat op z’n minst een flink deel ervan door actieve sterrenstelsels wordt geproduceerd. De onderzoeksresultaten verschijnen vrijdag 13 juli in het wetenschappelijke tijdschrift Science. (EE)
→ Neutrino observation points to one source of high-energy cosmic rays

11 juli 2018
Op vrijdag 6 juli 2018 om 10.25 uur (MEZT) reageerde de Low Frequency Array (LOFAR) van ASTRON voor de eerste keer automatisch op een kortdurende astronomische gebeurtenis (een ‘transient’). De NASA-satelliet Swift detecteerde een heldere uitbarsting van gammastraling, waarna het een urgent signaal naar aardse observatoria stuurde. Binnen enkele minuten stopte LOFAR met wat het aan het doen was en begon het een nieuwe observatie van het exploderende astrofysische object. Deze snelle responsmodus van LOFAR is cruciaal om de bronnen van mysterieuze kortdurende astronomische gebeurtenissen te helpen identificeren. Transients zijn astronomische gebeurtenissen in het heelal die slechts korte tijd duren, van milliseconden tot uren. Voorbeelden van deze gebeurtenissen zijn gammaflitsen of snelle radioflitsen. Gammaflitsen zijn extreem energierijke explosies die zijn geassocieerd met ontploffende zware sterren en het samensmelten van een neutronenster met een andere neutronenster of een zwart gat. Op dit moment is het LOFAR transient-team bezig om de waarneming van de gammaflits van vorige week vrijdag, GRB 180706A genaamd, te verwerken. Naar verwachting zal de radiotelescoop vanaf nu elke maand signalen krijgen van nieuwe kortdurende gebeurtenissen.
→ Volledig persbericht

9 juli 2018
Op een afstand van bijna 13 miljard lichtjaar is een quasar ontdekt die extreem helder is op radiogolflengten. Detailwaarnemingen, verricht met de Amerikaanse Very Long Baseline Array, laten zien dat het radiobeeld van de quasar uit drie verschillende componenten bestaat, verspreid over een gebied van 5000 lichtjaar. Eén daarvan is waarschijnlijk de eigenlijke quasarkern; de andere twee wijzen op het bestaan van een zogeheten jet (straalstroom) van energierijke deeltjes die met bijna de lichtsnelheid de ruimte in worden geblazen. Quasars zijn de heldere kernen van sterrenstelsels met een actief superzwaar zwart gat in hun centrum. Ongeveer tien procent van alle quasars zendt ook radiostraling uit, vaak geproduceerd in relativistische jets. Zulke jets zijn echter nooit eerder waargenomen in de prille jeugd van het heelal. De nieuw ontdekte quasar (PSO J352.4034-15.3373, of kortweg P352-15 geheten) staat zo ver weg dat we hem zien zoals hij er uitzag toen het heelal minder dan één miljard jaar oud was. Onderzoek aan de quasar biedt astronomen dus inzicht in de vroege evolutie van de eerste sterrenstelsels in de geschiedenis van het heelal. De ontdekking en de radiowaarnemingen van de verre energierijke quasar zijn beschreven in twee publicaties in The Astrophysical Journal. (GS)
→ Quasar Shines Light on Early Galaxy Formation

2 juli 2018
Bij de neutronensterbotsing die op 17 augustus 2017 werd waargenomen in een sterrenstelsel op 130 miljoen lichtjaar afstand zijn krachtige jets ('straalstromen') van zeer snel bewegend plasma geproduceerd. Dat blijkt uit nieuwe waarnemingen die verricht zijn met de Hubble Space Telescope. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Astronomy. De botsing en versmelting van de twee extreem kleine en compacte neutronensterren verraadde zich als eerste door een 'uitbarsting' van zwaartekrachtgolven - minieme rimpelingen in de ruimtetijd, waargenomen door gevoelige detectoren in de Verenigde Saten en in Italië. Twee seconden na de aankomst van de zwaartkrachtgolven (GW170817) registreerden kunstmanen een (relatief zwakke) explosie van energierijke gammastraling - een gammaflits. Binnen een paar uur hadden aardse telescopen de bijbehorende explosie in zichtbaar licht opgespoord, in het verre sterrenstelsel NGC 4993. Als gevolg van de beweging van de aarde rond de zon was het verre stelsel de afgelopen drie maanden niet zichtbaar, doordat het zich aan de hemel min of meer achter de zon bevond. Ruim honderd dagen na de explosie konden echter weer metingen worden verricht met de Hubble Space Telescope. De nieuwe waarnemingen wijzen uit dat er bij de neutronensterbotsing krachtige jets geproduceerd zijn, die niet direct op de aarde zijn gericht. Was dat wél het geval geweest, dan zouden de gammaflits en de bijbehorende 'nagloeier' veel helderder zijn geweest. De Hubble-metingen doen vermoeden dat elke neutronensterbotsing een gammaflits oplevert, maar dat die alleen goed zichtbaar is wanneer de jet toevallig in de richting van de aarde wijst (of wanneer de botsing relatief dichtbij plaatsvindt, zoals in augustus 2017 het geval was). De bijbehorende zwaartekrachtgolven worden echter in alle richtingen 'uitgestraald'. Gammaflitsen komen dus vermoedelijk veel vaker voor dan tot nu toe werd gedacht, en met behulp van zwaartekrachtgolfdetectoren kunnen ze worden opgespoord. (GS)
→ Researchers wait over 100 days to see beam of light from first confirmed neutron star merger emerge from behind the sun

29 juni 2018
Voor het eerst is het astronomen gelukt om rechtstreekse waarnemingen te doen van het magnetische veld van supernova 1987A, een ontploffende ster die ruim 30 jaar geleden aan de zuidelijke hemel te zien was. Het veld blijkt ongeveer 50.000 keer zo zwak te zijn als dat van een koelkastmagneet. Nooit eerder is het magnetische veld van een supernova zo kort na de explosie waargenomen (Astrophysical Journal Letters, 29 juni). Een team van astronomen, onder leiding van Giovanna Zanardo van de universiteit van West-Australië heeft het restant van de supernova bekeken met de Australia Telescope Compact Array, een opstelling van radiotelescopen. Met dat instrument is de polarisatie van de radiostraling van supernova 1987A in kaart gebracht. Aan de hand van de polarisatie kan de sterkte en richting van een magnetische veld worden bepaald. Uit de waarnemingen blijkt dat het magnetische veld van de supernova niet volkomen chaotisch is, maar al enige mate van ordening vertoont. De veldlijnen lopen van het centrum naar buiten, zoals de spaken van een fietswiel. Daarin onderscheiden ze zich dus van de veldlijnen van het aardmagnetische veld, die van noordpool naar zuidpool lopen. Bekend was al dat naarmate supernovaresten ouder worden hun magnetische velden worden opgerekt en geordende patronen aannemen. De nieuwe waarnemingen bewijzen dat dit proces al heel vroeg begint. Supernova 1987A speelde zich af in de Grote Magelhaense Wolk, een klein sterrenstelsel op 168.000 lichtjaar afstand. Het was de eerste supernova die met het blote oog waarneembaar was sinds de supernova van Johannes Kepler in 1604. Bij de supernova ontstonden hevige schokgolven en werden de buitenste lagen van de oorspronkelijke ster weggeblazen. Schokgolven en weggeblazen materiaal banen zich nu een weg door het gas en stof dat zich al voor de explosie rond de ster bevond. Hierdoor is dat omringende gas gaan gloeien. (EE)
→ Astronomers Observe the Magnetic Field of the Remains of Supernova 1987A

21 juni 2018
Einsteins algemene relativiteitstheorie heeft een nieuwe test doorstaan, ditmaal op extragalactische schaal. Dat volgt uit waarnemingen van het ruim 450 miljoen lichtjaar verre sterrenstelsel ESO 325-G004 (Science, 22 juni). ESO 325-G004 is een zogeheten zwaartekrachtlens. Met zijn kolossale massa vervormt het stelsel de hem omringende ruimte zodanig, dat het licht van verder weg staande objecten wordt afgebogen en versterkt, ongeveer net zoals een gewone lens dat zou doen. In dit geval is daarbij het beeld van een 11 miljard lichtjaar ver sterrenstelsel vervormd tot een bijna complete ring – een zogeheten Einsteinring. Een internationaal team van astronomen, onder wie de Nederlander Remco van den Bosch, heeft de massa van ESO 325-G004 berekend. Dat hebben ze gedaan door, met behulp van het MUSE-instrument van de Europese Very Large Telescope, de snelheden te meten waarmee sterren om het centrum van dit elliptische reuzenstelsel bewegen. Ook hebben de astronomen met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop de door dit sterrenstelsel veroorzaakte Einsteinring onderzocht. Aan de hand daarvan konden ze vaststellen hoe licht, en daarmee dus ook de ruimtetijd, door de enorme massa van ESO 325-G004 wordt gekromd. Daarmee is zowel de massa van het voorgrondstelsel als de sterkte van het lenseffect bekend. Vervolgens hebben ze de beide manieren om de sterkte van de zwaartekracht van het stelsel te meten met elkaar vergeleken. Het resultaat was precies wat de algemene relativiteitstheorie voorspelt – binnen de meetnauwkeurigheid van 9 procent althans. Daarmee is dit de meest precieze test van de algemene relativiteitstheorie buiten de Melkweg tot nu toe.De bevindingen kunnen belangrijke gevolgen hebben voor alternatieve zwaartekrachtmodellen, zoals die zijn aangevoerd om de versnellende uitdijing van het heelal te verklaren. Deze alternatieve theorieën voorspellen dat de effecten van de zwaartekracht op de kromming van ruimtetijd ‘schaalafhankelijk’ zijn. Dit betekent dat de zwaartekracht zich op extragalactische lengteschalen anders zou moeten gedragen dan ​​op de kleinere schaal van het zonnestelsel. De astronomen hebben vastgesteld dat dit waarschijnlijk niet het geval is. (EE)
→ Volledig persbericht

21 juni 2018
Nieuw onderzoek met de Amerikaanse röntgensatelliet Chandra laat zien dat zwarte gaten de stervorming in zogeheten ‘red nugget’-stelsels de kop hebben ingedrukt. ‘Red nugget’-stelsels zijn kleine, maar massarijke sterrenstelsels op meer dan 10 miljard lichtjaar van de aarde, waarvan het bestaan pas ongeveer tien jaar geleden is ontdekt. Astronomen vermoeden dat deze sterrenstelsels de voorouders zijn van de elliptische reuzenstelsels die in het lokale heelal te zien zijn. Ze hebben ongeveer evenveel massa als die reuzenstelsels, maar zijn vijf keer zo klein. De meeste red nuggets zijn in de loop van de miljarden jaren gefuseerd met andere stelsels. Maar sommige zijn die dans ontsprongen. Met Chandra zijn twee van hen – MRK 1216 en PGC 032673 – onderzocht op de aanwezigheid van heet gas. Het tweetal is maar ongeveer 300 miljoen lichtjaar van ons verwijderd en laat zich dus relatief gemakkelijk bekijken. Uit de eigenschappen van het hete gas blijkt dat de superzware zwarte gaten in de kernen van de twee sterrenstelsels behoorlijk hebben huisgehouden. Materie die naar zulke zwarte gaten stroomt wordt niet zonder meer door hen opgeslokt. Een deel ervan wordt, voordat het zover is, terug de ruimte in geblazen. Dat leidt ertoe dat het interstellaire gas in het omringende sterrenstelsel niet genoeg afkoelt om grote aantallen sterren te kunnen vormen. Voor beide sterrenstelsels geldt dat het centrale superzware zwarte gat een massa van ongeveer vijf miljard zonsmassa’s heeft. Dat is erg veel in vergelijking met de massa aan sterren in het hart van de stelsels. Dit doet vermoeden dat de zwarte gaten niet alleen voorkomen dat zich nieuwe sterren vormen, maar ook relatief veel van het aanwezige gas opslokken. (EE)
→ ‘Red Nuggets’ are Galactic Gold for Astronomers

18 juni 2018
Kort nadat een internationaal team van astronomen heeft beschreven hoe een ster wordt opgeslokt door een superzwaar zwart gat in een ander sterrenstelsel, is een vergelijkbaar verschijnsel nu ook gezien bij een middelbaar zwart gat (intermediate-mass black hole, of IMBH). Middelzware zwarte gaten, met massa's van enkele honderden tot enkele tienduizenden zonsmassa's, ontstaan vermoedelijk door de botsing en versmelting van kleinere, 'stellaire' zwarte gaten. Ze kunnen uiteindelijk uitgroeien tot de superzware zwarte gaten die zich in de kernen van de meeste sterrenstelsels bevinden. De nieuwe röntgenwaarnemingen, deze week gepubliceerd in Nature Astronomy, vormen tot nu toe het beste bewijs voor het bestaan van zulke middelzware zwarte gaten. Met röntgentelescopen zoals de Europese XMM-Newton en de Amerikaanse Swift en Chandra is een jarenlange uitbarsting van röntgenstraling waargenomen in de buitendelen van een sterrenstelsel op ca. 740 miljoen lichtjaar afstand. Alles wijst erop dat het om een zogeheten tidal disruption event gaat, waarbij een passerende ster door de getijdenkrachten van het zwarte gat uiteen wordt gerukt. Het sterrengas zal uiteindelijk in het zwarte gat verdwijnen, maar voordat het zover is straalt het lange tijd energierijke röntgenstraling uit. De waarnemingen doen vermoeden dat het hier gaat om een middelzwaar zwart gat dat ongeveer 50.000 maal zo zwaar is als de zon. (GS)
→ Star Shredded by Rare Breed of Black Hole

14 juni 2018
Voor het eerst hebben astronomen de vorming en expansie waargenomen van een ‘jet’ van materie die vrijkwam toen een ster te dicht bij een superzwaar zwart gat kwam en daardoor aan flarden werd getrokken. De gebeurtenis – een ‘tidal eruption event’ – wordt al sinds 2005 gevolgd (Science, 14 juni). Een team van 36 wetenschappers, onder wie Peter Jonker (SRON/Radboud Universiteit), heeft de stellaire slooppartij waargenomen met onder meer radio- en infraroodtelescopen. De gebeurtenis voltrekt zich in het hart van een sterrenstelsel dat in botsing is met een soortgenoot. Dit tweetal, dat Arp 299 wordt genoemd, is bijna 150 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Een tidal eruption event of kortweg TDE is een vrij zeldzaam verschijnsel. Op theoretische gronden werd voorspeld dat een ster die aan de getijdenkrachten van een superzwaar zwart gat bezwijkt, zodanig wordt uitgerekt dat er een draaiende schijf van materie om het zwarte gat ontstaat. Deze schijf is een bron van intense röntgenstraling en zichtbaar licht. Maar niet alle stermaterie wordt door het zwarte gat opgeslokt: een deel ervan zou in de vorm van twee bundels van deeltjes (jets) terug de ruimte in worden geblazen. Het ontstaan van zo’n jet is nu rechtstreeks waargenomen. De bundel van ontsnappende materie heeft zijn bestaan verraden via de radiostraling die hij uitzendt. Uit de waarnemingen blijkt dat de uitgestoten materie met ongeveer een kwart van de lichtsnelheid beweegt. Desondanks heeft het jaren geduurd voordat het langer worden van de jet ook rechtstreeks waarneembaar was met radiotelescopen op aarde. (EE)
→ Astronomers See Distant Eruption as Black Hole Destroys Star

14 juni 2018
Een team van Franse en Chinese astronomen zegt het bewijs onderuit te hebben gehaald dat de dwergsterrenstelsels rond onze Melkweg veel donkere materie bevatten. Ze hebben aangetoond dat de bewegingen van de sterren in deze stelsels volledig kunnen worden toegeschreven aan de zwaartekrachtsaantrekking van de Melkweg. Tot nog toe werd aangenomen dat de sterbewegingen werden bepaald door donkere materie in de stelsels zelf (Astrophysical Journal, 14 juni). Sinds de jaren 70 zijn astronomen ervan overtuigd dat het overgrote deel van de materie in het heelal uit donkere materie bestaat. De donkere materie is ook nodig om de snelle bewegingen van gas en sterren in de buitenste delen van grote sterrenstelsels zoals onze Melkweg te kunnen verklaren, zoals de astronomen Vera Rubin en Albert Bosma lieten zien. In de jaren 80 vond de Amerikaanse astronoom Marc Aaronson aanwijzingen dat iets vergelijkbaars ook zou gelden voor de kleine sterrenstelsels die als satellieten om onze Melkweg zwermen. De sterren in deze stelsels zouden te snel bewegen om alleen onder invloed te staan van de zwaartekracht van de daarin aanwezige zichtbare materie. De kleinste stelsels moesten tot wel duizend keer zoveel donkere materie bevatten dan er aan sterren en gas te zien was. De analyse van het Frans-Chinese team laat echter zien dat daarbij onvoldoende rekening is gehouden met de zwaartekracht van de Melkweg. Volgens hen bestaat er een buitengewoon sterk verband tussen de veronderstelde hoeveelheid donkere materie in de dwergstelsels en de zwaartekracht die zij van de Melkweg ondervinden. Volgens hen kan dat geen toeval zijn en is het simpelweg de zwaartekracht van de Melkweg die de stellaire bewegingen in de dwergstelsels bepaalt. (EE)
→ No Need for Dark Matter to Explain Dynamics of Dwarf Galaxies

14 juni 2018
Twee onderzoekers van de Universiteit van California te Santa Cruz (VS) denken dat wolken stof, in plaats van dubbele zwarte gaten, de verklaring zijn voor de kenmerken zoals veel actieve galactische kernen die vertonen (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 14 juni). Menig groot sterrenstelsel heeft een actieve kern: een klein, helder centraal gebied dat zijn energie ontleent aan materie die naar een superzwaar zwart gat toe stroomt. Wanneer deze zwarte gaten flinke hoeveelheden materie opslokken, zijn ze omgeven door heet, snel bewegend gas. De straling die door het gas wordt uitgezonden kan worden gebruikt om de massa van het centrale zwarte gat te meten en een schatting te maken van de hoeveelheid materie die het te verwerken krijgt. De kenmerken van dat gas worden echter nog niet goed begrepen. Zo lijkt het er in veel gevallen op dat het gas rond het zwarte gat niet symmetrisch verdeeld is. Een mogelijke verklaring daarvoor kan zijn dat er nog een tweede zwart gat in het spel is. Volgens de Californische onderzoekers bestaat er ook een eenvoudigere verklaring. De complexiteit en variabiliteit van de straling die van het gas afkomstig is, is volgens hen ook begrijpelijk als delen van de actieve kern schuilgaan achter wolken van stof. Het gevolg hiervan is dat het licht van het hete gas dat zich achter zo’n gaswolk bevindt roder en zwakker lijkt dan het in werkelijkheid is. (EE)
→ One black hole or two? Dust clouds can explain puzzling features of active galactic nuclei

13 juni 2018
Onderzoekers van Oregon State University hebben bevestigd dat de botsing tussen twee neutronensterren van vorige herfst een korte gammaflits heeft veroorzaakt (Physical Review Letters, 13 juni). Gammaflitsen zijn nauwe bundels van energierijke elektromagnetische straling, die zich doorgaans op miljarden lichtjaren van de aarde afspelen. Er zijn twee soorten: lange en korte. Lange gammaflitsen ontstaan wanneer de kern van een zware ster ineenstort tot een zwart gat en duren enkele seconden tot minuten. Van korte gammaflitsen, die maximaal twee seconden duren, werd al vermoed dat ze ontstaan wanneer twee neutronensterren samensmelten tot een zwart gat. Neutronensterren zijn op hun beurt weer de ingestorte kernen van zware sterren die niet genoeg massa hebben om in hun eentje een zwart gat te produceren. In november 2017 namen wetenschappers in de VS en Europa een korte flits van gamma- en röntgenstraling waar, die samenviel met een stoot zwaartekrachtgolven die aan een botsing tussen neutronensterren kon worden toegeschreven. Kort daarop werd ook zichtbaar licht van deze gebeurtenis waargenomen. Daarmee leek het rechtstreekse verband tussen korte gammaflitsen en samensmeltende neutronensterren te zijn aangetoond. Toch was er nog wat twijfel: de waargenomen gammaflits was namelijk ongebruikelijk zwak. Met behulp van computermodellen hebben de onderzoekers nu aangetoond dat dit goed te verklaren is. Hun berekeningen laten zien dat onze instrumenten de korte gammaflits hebben gezien onder een hoek van 30 graden. De bundel gammastraling kwam dus niet recht op ons af, en leek daardoor veel zwakker. In de toekomst zal blijken of deze verklaring hout snijdt. Bij ongeveer 1 op de 20 botsingen tussen neutronensterren zou de bundel namelijk wél op ons gericht moeten zijn en een korte gammaflits van normale sterkte moeten produceren. (EE)
→ Research shows short gamma-ray bursts do follow binary neutron star mergers

5 juni 2018
Wetenschappers van het California Institute of Technology hebben ontdekt dat botsende neutronensterren – de ‘uitgebrande’ kernen van sterren die als supernova zijn ontploft – de meeste zware elementen in kleine dwergsterrenstelsels hebben geproduceerd. Over de oorsprong van het merendeel van de zwaarste elementen in het periodiek systeem, waaronder 95 procent van al het goud op aarde, wordt al tientallen jaren gediscussieerd. Bekend is inmiddels dat deze elementen ontstaan wanneer de kernen van atomen neutrale deeltjes invangen die neutronen worden genoemd. In de meeste gevallen gebeurt dat via het ‘r-proces’, waarbij de ‘r’ staat voor ‘rapid’ – snel dus. Dat r-proces kan zich theoretisch op twee plaatsen afspelen. De eerste is een zeldzaam soort supernova-explosies waarbij grootschalige magnetische velden ontstaan: zogeheten magnetorotationele supernova’s. De andere mogelijkheid is een botsing tussen twee neutronensterren. Om daar uitsluitsel over te krijgen hebben de Caltech-onderzoekers diverse nabije dwergstelsels onderzocht met de Keck-telescoop op Hawaï. Door de verhoudingen tussen verschillende chemische elementen in sterren van uiteenlopende leeftijden te bepalen, konden ze vaststellen wanneer de zwaarste elementen in deze stelsels zijn gevormd. Uit het onderzoek blijkt dat die vorming relatief laat in de geschiedenis van de stelsels heeft plaatsgevonden. Dat spreekt ervoor dat ze bij botsingen tussen neutronensterren zijn gevormd, omdat magnetorotationele supernova’s voornamelijk in de begintijd van het heelal hebben plaatsgevonden. De nieuwe bevindingen zijn gepresenteerd tijdens de 232ste bijeenkomst van de American Astronomical Society, die deze week in Denver wordt gehouden. (EE)
→ Collisions of Dead Stars Spray Heavy Elements Throughout Small Galaxies

4 juni 2018
Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ontdekt dat starburststelsels in het vroege heelal naar verhouding veel meer zware sterren bevatten dan ‘kalmere’ sterrenstelsels (Nature Astronomy, 4 juni). Dat wordt afgeleid uit waarnemingen van vier van deze sterrenstelsels. Omdat de stelsels worden gezien op een moment dat het heelal veel jonger was dan nu, is het niet waarschijnlijk dat ze al talrijke episoden van stervorming hebben meegemaakt. Dat laatste zou de interpretatie van de waarnemingen kunnen verstoren. Met ALMA zijn metingen gedaan van de relatieve hoeveelheden van twee verschillende soorten koolstofmonoxide in de starburststelsels. De ene variant wordt het meest geproduceerd in sterren met veel massa, de andere in lichtere sterren.De massa is de belangrijkste factor die bepaalt hoe een ster zal evolueren. Zware sterren stralen fel en hebben een korte levensduur. Minder zware sterren, zoals onze zon, doen het wat rustiger aan en kunnen miljarden jaren blijven stralen. Door vast te stellen hoeveel sterren van verschillende massa’s er in sterrenstelsels worden gevormd, krijgen astronomen meer inzicht in de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Daaruit kan worden afgeleid welke chemische elementen er beschikbaar zijn voor de vorming van nieuwe sterren en planeten. En uiteindelijk levert dat weer kennis op over het aantal stellaire zwarte gaten dat kan samenklonteren tot de superzware zwarte gaten die we in de kernen van veel sterrenstelsels waarnemen. Het nieuwe onderzoeksresultaat wordt gesteund door de ontdekking, begin dit jaar, dat ook het grote stervormingsgebied 30 Doradus in de nabije Grote Magelhaense Wolk, een overschot zware sterren vertoont. (EE)
→ ALMA en VLT ontdekken een overschot aan zware sterren in nabije en verre starburststelsels

31 mei 2018
De neutronensterbotsing waarvan de zwaartekrachtgolven op 17 augustus 2017 op aarde zijn gedetecteerd, heeft geresulteerd in de vorming van een extreem licht zwart gat. Dat concluderen sterrenkundigen op basis van röntgenwaarnemingen van de botsing, verricht met NASA's Chandra X-ray Observatory. Uit de eigenschappen van de waargenomen zwaartekrachtgolven (GW170817) kan vrij precies berekend worden hoe zwaar het product van de botsing moet zijn geweest: 2,7 maal zo zwaar als de zon. Het zou om een extreem zware neutronenster kunnen gaan, of om een lichtgewicht zwart gat. De Chandra-metingen wijzen nu uit dat er bij de botsing inderdaad een zwart gat moet zijn ontstaan. Als er sprake was van een zware neutronenster, zou er veel energierijke röntgenstraling zijn gedetecteerd, afkomstig van een uitdijende bel van elektrisch geladen deeltjes die het gevolg is van de snelle rotatie en het extreem sterke magneetveld van zo'n pasgeboren zware neutronenster. In werkelijkheid is de waargenomen röntgenstraling relatief zwak, en kan hij volledig verklaard worden door de schokgolf die de botsing van de twee neutronensterren heeft veroorzaakt in het omringende interstellaire gas. In een artikel in Astrophysical Journal Letters concluderen de onderzoekers dan ook dat er bij de neutronensterbotsing een zwart gat moet zijn gevormd. In dat geval gaat het om het lichtste zwarte gat dat ooit is 'waargenomen'. (GS)
→ Gravitational Wave Event Likely Signaled Creation of a Black Hole

31 mei 2018
Met de 2,6-meter VLT Survey Telescope (VST) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht op Cerro Paranal in Noord-Chili is een spectaculaire opname gemaakt van de Tarantulanevel, een kolossaal stervormingsgebied in de Grote Magelhaense Wolk, op ca. 167.000 lichtjaar afstand van de aarde. De oorspronkelijke opname bevat ruim 250 miljoen pixels. Ook kleinere nevels en verscheidene sterrenhopen in en rond de Tarantulanevel zijn in groot detail vastgelegd. De Tarantulanevel (ook bekend als 30 Doradus) bevat onder andere de compacte sterrenhoop R136, die enkele van de zwaarst bekende sterren in het heelal bevat. In de buitendelen van de nevel explodeerde ruim 30 jaar geleden supernova SN1987A, die vanaf de aarde gemakkelijk met het blote oog zichtbaar was. (GS)
→ A Crowded Neighbourhood

23 mei 2018
Ongeveer de helft van de zware elliptische reuzenstelsels in het heelal roteert rond de lange as. Dat blijkt uit metingen die verricht zijn met de MUSE-spectrograaf van de Europese Very Large Telescope in Chili. De nieuwe resultaten zijn gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Elliptische sterrenstelsels behoren tot de grootste en zwaarste sterrenstelsels in het heelal. In veel gevallen gaat het om kolossale verzamelingen van sterren met de vorm van een rugbybal (hoewel er ook 'afgeplatte' elliptische stelsels bestaan met de vorm van een krentenbol). De meeste van deze sterrenstelsels staan zo ver weg dat er geen afzonderlijke sterren in waargenomen kunnen worden, maar met de MUSE-spectrograaf was het toch mogelijk om de gemiddelde beweging van de sterren in de stelsels in kaart te brengen. Uit metingen aan elliptische stelsels tot op afstanden van 800 miljoen lichtjaar blijkt dat ongeveer de helft van de stelsels rond de korte as draait, terwijl de andere helft rond de lange as roteert. Omdat elliptische stelsels vermoedelijk ontstaan bij de botsing en versmelting van kleinere spiraalstelsels, werpt dit nieuwe resultaat nieuw licht op dat evolutionaire proces. (GS)
→ Spinning rugby balls: The rotation of the most massive galaxies

23 mei 2018
Met de Green Bank-radiotelescoop in West Virginia is