Space Research Organization Netherlands (SRON)

05 september 2002

Ruimteonderzoekers zien kosmische kettingbotsingen

Een zwart gat in onze Melkweg stoot elke paar minuten 'kogels' van gas uit die elkaar na maanden weer inhalen en botsen. Dat ontdekte Mariano Mendez van SRON samen met Simone Migliari en Rob Fender van de Universiteit van Amsterdam (UvA) door waarnemingen met de NASA-röntgensatelliet Chandra.

'Net als op de autosnelweg, is het universum vol gevaren' , aldus Simone Migliari, astronoom aan de Universiteit van Amsterdam (UvA) en eerste auteur van het desbetreffende artikel dat op 6 september zal verschijnen in het vakblad Science. ' Bellen gas raken bij snelheden van meer dan 150 miljoen kilometer per uur betrokken in kettingbotsingen!'

De onderzoekers deden waarnemingen aan de röntgenbron SS433, een dubbelster waarvan een van de partners een zwart gat is. Ze detecteerden twee lobben van heet gas met temperaturen rond de 50 miljoen graden, die elk ongeveer een kwart lichtjaar aan weerszijden van de dubbelster uitstaken.

Chandra opname van de omgeving van het zwarte gat

Politiesirene
Een cruciale ontdekking was de 'vingerafdruk' in de röntgenstraling van zeer snel bewegende ijzer-atomen. De energie van deze röntgenstraling was in twee richtingen verschoven door het Doppler-effect - hetzelfde proces dat er voor zorgt dat een politiesirene van toonhoogte verandert als hij voorbij rijdt.

Meting van deze verschuiving leidde tot de conclusie dat het gas in twee 'jets' in tegengestelde richtingen aan het zwarte gat ontsnapt met een kwart van de lichtsnelheid (= 75.000 kilometer per seconde). De oostelijke jet is schuin naar de aarde gericht, de westelijke schuin er van af.

Dat de lobben met heet gas ook op grote afstand van het zwarte gat nog te detecteren waren, was een verrassing. In eerdere waarnemingen met Chandra en de Hubble ruimtetelescoop leek het gas snel af te koelen zodra het aan het zwarte gat ontsnapte en expandeerde. De voorspelling was dan ook dat het hete gas niet verder dan een paar miljoen kilometer (minder dan een honderdduizendste lichtjaar) van het zwarte gat te vinden zou zijn.

De Chandra ruimtetelescoop

De nieuwe waarnemingen bewijzen dat het expansie-koelingsmodel niet werkt. Het gas moet wel opnieuw verhit worden, waarschijnlijk doordat bellen gas met een zeer hoge snelheid de tragere inhalen en daar achterop botsen.Zo'n model wordt gesteund door lange-termijn optische observaties, waaruit blijkt dat 'kogels' van gas iedere paar minuten uit de omgeving van het zwarte gat worden uitgestoten. Zo'n kogel vliegt dan enige maanden lang ongehinderd naar buiten, totdat hij van achteren op een trager exemplaar botst. Die plotselinge opeenhoping warmt het gas opnieuw op. Er staan nieuwe Chandra-waarnemingen op stapel om dit model te testen.

De waarnemingen aan SS 433 zijn gedaan met de Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) op 27 juni 2000, met een totale belichtingstijd van 9.600 seconden. Nederland heeft ook een belangrijke instrumentele bijdrage geleverd aan Chandra: SRON was verantwoordelijk voor de bouw van een ring van tralies die het mogelijk maakt kosmisch röntgenlicht tot in detail uiteen te rafelen.

Links:

* de Chandra pagina van SRON