Het helderste sterrenstelsel in het heelal dat we kennen – de quasar W2246-0526, die we zien zoals hij was toen het heelal minder dan 10% van zijn huidige leeftijd had – is zo turbulent dat het bezig is om zijn hele voorraad stervormingsgas uit te stoten. Dat blijkt uit nieuwe waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Quasars zijn verre sterrenstelsels met een zeer actief superzwaar zwart gat in het centrum, dat krachtige jets van deeltjes en straling uitbraakt.
De meeste quasars zijn heel helder, maar een kleine fractie [1] van deze energetische objecten behoort tot de bijzondere klasse van de Hot Dust-Obscured Galaxies – kortweg ‘Hot DOGs’ genoemd. Tot deze hete, stofrijke stelsels behoort ook WISE J224607.57-052635.0 [2], het helderste sterrenstelsel dat we kennen. Voor het eerst heeft een team van onderzoekers, onder leiding van Tanio Díaz-Santos van de Universidad Diego Portales in Santiago, Chili, de unieke capaciteiten van ALMA ingezet om ín W2246-0526 te kijken. Daarbij is de snelheid gemeten van geïoniseerde koolstofatomen die zich tussen de sterren van dit sterrenstelsel bevinden.
‘We hebben grote hoeveelheden van dit interstellaire materiaal ontdekt die zich extreem turbulent en dynamisch gedragen,’ vertelt hoofdauteur Tanio Díaz-Santos. ‘Het gas raast met ongeveer twee miljoen kilometer per uur door het stelsel.’ De astronomen denken dat dit turbulente gedrag verband kan houden met de extreme helderheid van het stelsel. W2246-0526 produceert ruwweg evenveel licht als 350 biljoen zonnen. Deze opzienbarende helderheid is te danken aan een schijf van superheet gas dat naar het superzware zwarte gat in de kern van het stelsel spiraalt. Het licht van de oogverblindend heldere accretieschijf in het centrum van deze Hot DOG ontsnapt niet direct: het wordt geabsorbeerd door een omringende dikke ‘deken’ van stof die de energie weer uitzendt in de vorm van infrarood licht [4].
Deze krachtige infraroodenergie heeft een directe en heftige uitwerking op het complete sterrenstelsel. Het gebied rond het zwarte gat is minstens honderd keer zo helder als de rest van het stelsel bij elkaar. Deze lokale, maar zeer intense straling oefent een enorme druk uit op W2246-0526 als geheel [5]. ‘De enorme hoeveelheid infraroodenergie doet ons vermoeden dat het stelsel zich in een overgangsstadium bevond,’ zegt medeauteur Peter Eisenhardt, die als WISE-projectwetenschapper is verbonden aan NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. ‘ALMA heeft nu laten zien dat de ziedende oven in dit sterrenstelsel de pan doet overkoken,’ voegt Roberto Assef, ook van de Universidad Diego Portales en leider van de ALMA-waarnemingen, daaraan toe.
Als deze turbulente omstandigheden voortduren, zou de intense infraroodstraling al het interstellaire gas van het sterrenstelsel doen wegkoken. Modellen voor de evolutie van sterrenstelsels die op de nieuwe ALMA-gegevens zijn gebaseerd, wijzen erop dat W2246-0526 al interstellair gas alle kanten op wegblaast. ‘Als dit patroon zich voortzet, is het denkbaar dat W2246 zich uiteindelijk zal ontwikkelen tot een meer traditionele quasar,’ concludeert Manuel Aravena, ook van de Universidad Diego Portales. ‘Alleen ALMA, met zijn ongekende beeldscherpte, kan ons dit object in genoeg detail laten zien om deze belangrijke episode in het leven van dit sterrenstelsel te kunnen doorgronden.’
Noten
[1] Slechts één op de 3 000 quasars die we kennen behoort tot de Hot DOGs.
[2] De volledige aanduiding van dit object is WISE J224607.57-052635.0. Het is ontdekt door de NASA-satelliet Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en de rest van de naam geeft de exacte hemelpositie van de quasar aan.
[3] ALMA is bij uitstek geschikt voor de detectie voor de zwakke millimeterstraling die door koolstofatomen wordt uitgezonden.
[4] Door de uitdijing van het heelal wordt de infraroodstraling van W2246-0526 onderweg naar de aarde ‘uitgerekt’ tot de (langere) millimetergolven waar ALMA heel gevoelig is.
[5] In de meeste quasars is deze verhouding veel kleiner. Astronomen noemen het proces van de onderlinge interactie tussen het centrale zwarte gat van een sterrenstelsel en de rest van zijn materiaal ‘feedback’.
