Vorige week meldden astronomen van de Yale University dat ze iets ongewoons zagen: een schijnbaar standvastig baken uit de verre uithoeken van het heelal werd stil. Deze relikwie-lichtbron, een quasar in het gebied van onze hemel dat bekend staat als de hemelevenaar, werd onverwachts 6-7 keer zwakker in het eerste decennium van de 21e eeuw. Dankzij deze dramatische verandering in helderheid hebben astronomen nu een ongekende kans om zowel de levenscyclus van quasars als de sterrenstelsels die ze ooit naar huis noemden, te bestuderen.
Een quasar komt voort uit een ver (en dus heel oud) sterrenstelsel dat ooit een centraal, roterend superzwaar zwart gat bevatte - wat astronomen een actieve galactische kern noemen. Dit ronddraaiende beest slokte gretig grote hoeveelheden omgevingsgas en stof op, schopte het omringende materiaal op en stuurde het met zinderende snelheden uit de melkweg. Quasars schijnen omdat deze oude stralen enorme energieën bereikten, waardoor er een stroom van licht ontstond die zo krachtig was dat astronomen het nog steeds kunnen detecteren, hier op aarde, miljarden jaren later.
In hun hoogtijdagen waren sommige actieve galactische kernen ook energetisch genoeg om elektronen verder van het centrale zwarte gat te prikkelen. Maar zelfs in het zeer vroege heelal konden elektronen dat soort opwinding niet eeuwig weerstaan; de wetten van de natuurkunde staan dat niet toe. Uiteindelijk viel elk elektron terug naar zijn rusttoestand, waarbij een foton met overeenkomstige energie vrijkwam. Deze cyclus van excitatie vond keer op keer plaats, in regelmatige en voorspelbare patronen. Moderne astronomen kunnen die overgangen - en de energieën die ze veroorzaakten - visualiseren door het optische spectrum van een quasar te onderzoeken op karakteristieke emissielijnen bij bepaalde golflengten.
Niet alle quasars zijn echter gelijk gemaakt. Terwijl de spectra van sommige quasars veel heldere, brede emissielijnen met verschillende energieën onthullen, bestaan de spectra van andere quasars alleen uit de zwakke, smalle variëteit. Tot nu toe dachten sommige astronomen dat deze variaties in emissielijnen tussen quasars simpelweg te wijten waren aan verschillen in hun oriëntatie vanaf de aarde; dat wil zeggen, hoe meer een quasar tegenover ons stond, hoe breder de emissielijnen zouden zijn die astronomen zouden kunnen zien.
Maar dat alles is nu in twijfel getrokken, dankzij onze vriend J015957.64 + 003310.5, de quasar onthuld door het team van astronomen in Yale. Inderdaad, het is nu aannemelijk dat het patroon van emissielijnen van een quasar eenvoudig verandert gedurende zijn levensduur. Na tien jaar spectrale waarnemingen van de quasar te hebben verzameld, observeerden de onderzoekers de oorspronkelijke verandering in helderheid in 2010. In juli 2014 bevestigden ze dat het nog steeds even zwak was, waarbij hypothesen werden weerlegd die suggereerden dat het effect eenvoudigweg te wijten was aan tussenkomend gas of stof . "We hebben op dit moment naar honderdduizenden quasars gekeken en nu hebben we er een gevonden die is uitgeschakeld", legt C. Megan Urry, de co-auteur van de studie, uit.
Hoe zou dat kunnen gebeuren, vraag je? Na het vergelijkbare gebrek aan brede emissielijnen in zijn spectrum te hebben waargenomen, geloven Urry en haar collega's dat lang geleden het zwarte gat in het hart van de quasar gewoon op dieet ging. Immers, een actieve galactische kern die minder materiaal verbruikt, genereert minder energie, waardoor zwakkere deeltjesstralen en minder opgewonden atomen ontstaan. 'De stroombron is zwak geworden', zegt Stephanie LaMassa, de hoofdonderzoeker van de studie.
LaMassa vervolgde: "Omdat de levenscyclus van een quasar een van de grote onbekenden is, is het verbazingwekkend om er een te vangen terwijl deze verandert, binnen een mensenleven." En aangezien de levenscyclus van quasars afhankelijk is van de levenscyclus van superzware zwarte gaten, kan deze ontdekking astronomen helpen om uit te leggen hoe degenen die in het centrum van de meeste sterrenstelsels liggen in de loop van de tijd evolueren - inclusief Boogschutter A *, het superzware zwarte gat aan de centrum van onze eigen Melkweg.
"Hoewel astronomen al meer dan 50 jaar quasars bestuderen, is het opwindend dat iemand zoals ik, die bijna tien jaar zwarte gaten heeft bestudeerd, iets compleet nieuws kan vinden", voegde LaMassa toe.
Het onderzoek van het team wordt gepubliceerd in een aankomend nummer van The Astrophysical Journal. Een voordruk van het papier is hier beschikbaar.
