Quasars

De sterrenstelsels in de Lokale Groep staan op afstanden van hooguit zo’n tien miljoen lichtjaar. Dat is al zo onvoorstelbaar ver weg dat de meeste van die stelsels niet met het blote oog zichtbaar zijn, ook al zijn het stuk voor stuk verzamelingen van vele tientallen miljarden sterren.

Sterrenstelsels in andere clusters staan zo ver weg dat ze alleen met grote telescopen waargenomen kunnen worden, en als de afstand eenmaal een paar miljard lichtjaar bedraagt, zijn zelfs de krachtigste telescopen ter wereld maar nauwelijks in staat het zwakke schijnsel waar te nemen.

quasar

Toch zijn er objecten in het heelal die op miljarden lichtjaren afstand staan en al met een betrekkelijk kleine telescoop te zien zijn. Dat zijn de zogeheten quasars – mysterieuze krachtcentrales aan de rand van het waarneembare heelal.

Quasars zijn ontdekt met behulp van radiotelescopen. Op bepaalde plaatsen aan de sterrenhemel bleken zich heldere bronnen van radiostraling te bevinden. Hun positie aan de hemel viel echter niet nauwkeurig te bepalen; daarvoor was de richtingsgevoeligheid van de toenmalige radiotelescopen niet groot genoeg.

Begin jaren zestig zou één van de mysterieuze radiobronnen echter bedekt worden door de maan, en door het tijdstip te bepalen waarop de radiobron ‘uit’ zou gaan, moest het mogelijk zijn de positie aan de hemel nauwkeurig te bepalen. Op de gevonden plaats bleek zich een zwak sterretje te bevinden, en astronomen gingen er automatisch van uit dat de ‘radioster’ zich in ons eigen Melkwegstelsel bevond.

In 1963 ontdekte de Nederlands-Amerikaanse sterrenkundige Maarten Schmidt echter dat de radioster op een gigantisch grote afstand staat, ver buiten het Melkwegstelsel. Schmidt bepaalde de afstand tot het merkwaardige object met behulp van de roodverschuivingsmethode, die in het volgende hoofdstuk ter sprake komt. Gezien de grote afstand kon de radioster nooit een gewone ster zijn: sterren zijn op afstanden van honderden miljoenen lichtjaren niet zichtbaar, zelfs niet met de krachtigste telescoop.

Al snel werden er meer radio-‘sterren’ ontdekt op enorm grote afstanden, en deze quasi-stellar radio sources werden na verloop van tijd kortweg quasars genoemd. Maar door een mysterieus object een tot de verbeelding sprekende naam te geven, heb je er nog geen verklaring voor gevonden. Als quasars echt op zulke grote afstanden staan, moeten ze geweldige hoeveelheden energie produceren, anders zouden ze nooit zo gemakkelijk waarneembaar zijn. Maar al die energie moet uit een klein gebied afkomstig zijn, anders waren quasars geen ‘puntbronnen’. Waar zouden quasars hun energie aan kunnen ontlenen?

Tegenwoordig wordt algemeen aangenomen dat quasars de extreem heldere kernen zijn van ‘actieve sterrenstelsels’: sterrenstelsels met een kolossaal zwart gat in hun centrum. Dat zwarte gat, dat een massa zou kunnen hebben van vele honderden miljoenen zonsmassa’s, verorbert gaswolken en zelfs complete sterren uit zijn omgeving. Wanneer al die materie in het zwarte gat wordt gezogen, komen er grote hoeveelheden energie vrij, en op de een of andere manier wordt er langs de draaiingsas van het sterrenstelsel ook gas met hoge snelheden naar buiten geslingerd, in twee tegenovergestelde richtingen. Het ontstaan van die jets (vergelijkbaar met de jets van protosterren, maar dan op een veel grotere schaal) wordt nog steeds niet volledig begrepen, maar de kolossale energieproductie van quasars valt op een andere manier gewoonweg niet te verklaren.

Waarnemingen met grote telescopen, waaronder de Hubble Space Telescope, hebben laten zien dat de extreem heldere quasars inderdaad liggen ‘ingebed’ in zwakke, nevelachtige structuren – naar alle waarschijnlijkheid de buitendelen van de sterrenstelsels waar de quasars zich in bevinden. Het is dus zo goed als zeker dat quasars inderdaad de heldere kernen van ver verwijderde sterrenstelsels zijn.

Waarschijnlijk bevatten alle grote sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun kern, en is de quasaractiviteit van ons Melkwegstelsel en het Andromedastelsel lang geleden tot stilstand gekomen. In veel sterrenstelsels zijn inmiddels aanwijzingen gevonden voor het bestaan van reusachtige zwarte gaten. Sterren en gaswolken in de binnendelen van zo’n stelsel blijken onvoorstelbaar hoge omloopsnelheden te hebben, die alleen te verklaren zijn wanneer zich in de eigenlijke kern van het stelsel een enorme hoeveelheid materie bevindt, waarschijnlijk in de vorm van een superzwaar zwart gat.

Leave a Reply