Astronomen, onder wie Anna Juráňová (SRON), hebben voor het eerst de gasstromen in kaart gebracht vanuit een van de dichtstbijzijnde quasars— I Zwicky 1. Quasars zijn heldere kernen van sterrenstelsels die worden aangedreven door het superzware zwarte gat in hun centrum. Het wolkensysteem rond I Zwicky 1 wordt weggeblazen met snelheden van tientallen tot duizenden kilometers per seconde. Publicatie in Astronomy & Astrophysics.
De meeste sterrenstelsels, waaronder onze Melkweg, herbergen een superzwaar zwart gat in hun centrum. Deze hebben doorgaans een massa vergelijkbaar met miljoenen zonnen. Het merendeel hult zich in de eeuwige duisternis van het heelal, zonder een spoortje na te laten. Sommige hebben echter grote hoeveelheden materiaal in hun omgeving om zich mee te voeden. Dit transformeert ze in een schitterend lichtbaken dat hun hele sterrenstelsel doet verbleken. Gezien hun compacte formaat en grote afstand tot de aarde verschijnen deze actieve kernen als stipjes aan de nachthemel, zoals de sterren in de Melkweg. Daarom werden ze vroeger quasi-stellaire objecten genoemd—kortweg quasars.
De meeste quasars bevinden zich in het verre, vroege heelal, maar I Zwicky 1 zweeft relatief dichtbij op minder dan een miljard lichtjaar van de aarde. Dit biedt astronomen een handig laboratorium om de extreme omstandigheden in quasars te bestuderen. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Anna Juráňová (SRON) en onder wie Elisa Costantini (SRON) heeft nu voor het eerst zijn uitvloeiende gasstromen in kaart gebracht. Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop hebben ze de eigenschappen achterhaald van vier geïoniseerde gaswolken die met snelheden van 60, 280, 1950 en 2900 kilometer per seconde worden weggeblazen.
‘I Zwicky 1 heeft heel bijzondere eigenschappen,’ zegt Juráňová. ‘Andere quasars hebben vergelijkbare gasstromen, maar bij deze valt alles precies goed. Onze kijkhoek, de breedte van de lijnen in het spectrum, enzovoort. Daardoor kunnen we veel dieper graven in de processen die aan de gang zijn. We hebben een algeheel beeld verkregen van de bewegingen van het geïoniseerde gas in een quasar, wat zeldzaam is.’
Het team ontdekte dat een van de gaswolken gevangen zat in de schaduw van een andere. Dit komt doordat de sterke straling van de quasar de wolken naar buiten duwt, weg uit de buurt van het zwarte gat. Ionen van elementen zoals stikstof, zuurstof en koolstof in de gaswolken absorberen het ultraviolette licht van de quasar en worden daardoor weggeduwd. I Zwicky 1 is de dichtstbijzijnde quasar die concreet bewijs levert van dit mechanisme.
De omgeving rond I Zwicky 1 lijkt dynamischer dan wat sterrenkundigen vaak zien rond nabije superzware zwarte gaten. Juráňová: ‘Onze data suggereren dat er veel meer gas wordt weggeblazen uit de schijf rond het zwarte gat. Met dat inzicht snappen we beter hoe deze superzware zwarte gaten groeien en wisselwerken met hun omgeving.’
Header image: Artist impression van gasstromen vanuit een quasar. Credit: ESO/M. Kornmesser
First map of outflows from nearby quasar I Zwicky 1
SRON astronomers have for the first time mapped the outflows from one of the closest quasars— I Zwicky 1. Quasars are bright cores of galaxies powered by the supermassive black hole in their center. The team has probed gas outflows in I Zwicky 1 to map its system of clouds being blown away at tens to thousands of kilometers per second. Publication in Astronomy & Astrophysics.
Most galaxies, including our Milky Way, harbor a supermassive black hole in their center. These typically weigh millions of solar masses. Many of them keep lurking in the blackness of space, with little to give them away. Some have, however, large deposits of material in their vicinity to feed on. This turns their vicinity into a brilliant beacon, outshining the entire host galaxy. Given their compact size and large distance from Earth, these active galactic nuclei appear as bright dots, like the Milky Way stars. This is also why they were historically classified as quasi-stellar objects (quasars).
Most quasars reside in the distant, early Universe, but I Zwicky 1 is relatively close at less than a billion lightyears away from Earth. This provides astronomers with a convenient laboratory for studying the extreme conditions in quasars. A team of astronomers led by Anna Juráňová (SRON), including Elisa Costantini (SRON), has now for the first time mapped its outflows. Using the Hubble Space Telescope, they recovered the properties of four outflows of ionized gas clouds, being blown out at speeds of 60, 280, 1950 and 2900 kilometers per second.
‘I Zwicky 1 is very special in its properties,’ says Juráňová. ‘Other quasars have similar outflows, but in this one, everything is just right. Our viewing angle, the width of the lines in the spectrum, and so on. This allows us to dig much deeper into its processes. We have created a global picture of the motions of the ionized gas in a quasar, which is rare.’
The team found that one of the outflows was trapped in the shadow of another one. This results from the strong radiation from the quasar pushing the clouds out and away from the vicinity of the black hole. Ions of elements such as nitrogen, oxygen and carbon within the gas clouds absorb the quasar’s ultraviolet light and get pushed away as a consequence. I Zwicky 1 is the nearest quasar offering concrete evidence of this mechanism at play.
The environment around I Zwicky 1 appears more dynamical than what astronomers often see around nearby supermassive black holes. Juráňová: ‘Our data suggest that far more gas is being lifted and blown out from the disc around the black hole. Having this insight brings us closer to unraveling the way these supermassive black holes grow and interact with their surroundings.’
Header image: Artist’s impression of outflows from a quasar. Credit: ESO/M. Kornmesser
