het woord quasar staat voor quasi-stellar radio source. Quasars kregen die naam omdat ze er sterrenachtig uitzagen toen astronomen ze voor het eerst zagen in de late jaren 50 en vroege jaren 60. maar quasars zijn geen sterren. Ze staan nu bekend als jonge sterrenstelsels, op grote afstand van ons, met hun aantal toeneemt naar de rand van het zichtbare heelal. Hoe kunnen ze zo ver weg zijn en toch nog zichtbaar? Het antwoord is dat quasars extreem helder zijn, tot 1000 keer helderder dan ons melkwegstelsel. We weten daarom dat ze zeer actief zijn, en enorme hoeveelheden straling uitzenden over het hele elektromagnetische spectrum.
omdat ze ver weg zijn, zien we deze objecten zoals ze waren toen ons universum nog jong was. De oudste quasar is J0313-1806. De afstand is gemeten als 13,03 miljard lichtjaar, en daarom zien we hem als slechts 670 miljoen jaar na de oerknal.
wat gebeurde er in die tijd in ons universum om quasars zo verbluffend helder te maken?
de binnenste spiraal van materie in de accretieschijf van een superzwaar zwart gat – dat wil zeggen in het centrum van een quasar – is het resultaat van deeltjes die botsen en tegen elkaar botsen en momentum verliezen. Dat materiaal kwam van de enorme gaswolken, voornamelijk bestaande uit moleculaire waterstof, die het heelal vulde in het tijdperk kort na de oerknal.De quasars, die zich in het vroege heelal bevonden, hadden dus een enorme hoeveelheid materie om zich op te voeden.
als materie in de accretieschijf van een quasar/zwart gat opwarmt, genereert het radiogolven, röntgenstralen, ultraviolet en zichtbaar licht. De quasar wordt zo helder dat hij hele sterrenstelsels kan overschaduwen. Maar vergeet niet … quasars zijn erg ver weg. Ze zijn zo ver van ons vandaan dat we alleen de actieve kern of kern van het melkwegstelsel waar ze in wonen observeren. We zien niets van de Melkweg behalve het heldere centrum. Het is als het zien van een verre auto koplamp ‘ s nachts: je hebt geen idee van welk type auto je kijkt naar, als alles behalve de koplamp is in het donker.
aan de andere kant zijn er sterrenstelsels die niet als quasars worden geclassificeerd, maar die nog steeds heldere, actieve centra hebben waar we de rest van het sterrenstelsel kunnen zien. Een voorbeeld van dit type AGN wordt een Seyfert-sterrenstelsel genoemd naar de overleden astronoom Carl Keenan Seyfert, die de eerste was die ze identificeerde.
maar denk aan de hoeveelheid energie die nodig is om een object voldoende te verlichten om het zichtbaar te maken in radiogolven uit de verste uithoeken van het heelal, zoals een zeeman die een verre vuurtoren over een hele oceaan kan zien. Quasars kunnen tot wel duizend keer de energie uitstralen van de gecombineerde helderheid van de 200 miljard sterren in ons eigen Melkwegstelsel. Een typische quasar is 27 biljoen keer helderder dan onze zon! Vervang de zon aan de hemel door een quasar en zijn ongelooflijke helderheid zou je direct verblinden als je roekeloos genoeg bent om er direct naar te kijken. Als je een quasar op de afstand van Pluto zou plaatsen, zou het alle oceanen van de aarde verdampen om in een vijfde van een seconde te stomen.Astronomen geloven dat de meeste, zo niet alle, grote sterrenstelsels in hun jeugd een zogenaamde “quasarfase” hebben doorgemaakt, kort na hun vorming. Als dat zo is, verdwenen ze in helderheid toen ze geen materie meer hadden om de accretieschijf rond hun superzware zwarte gaten te voeden. Na dit tijdperk vestigden sterrenstelsels zich in rust, hun centrale zwarte gaten verhongerden van materiaal om zich te voeden. Het zwarte gat in het centrum van ons eigen melkwegstelsel is echter kort zien opvlammen, omdat voorbijgaand materiaal erin afdwaalt, waardoor radiogolven en röntgenstralen vrijkomen. Het is denkbaar dat hele sterren uit elkaar kunnen worden gescheurd en geconsumeerd als ze de waarnemingshorizon van een zwart gat oversteken, het punt waarop geen terugkeer mogelijk is.
er moet echter op worden gewezen dat onze kennis van de evolutie van de melkweg – van jeugdige quasar tot rustige middelbare leeftijd-verre van volledig is. Sterrenstelsels voorzien ons vaak van uitzonderingen, en als voorbeeld hoeven we niet verder te kijken dan onze eigen Melkweg. We weten nu bijvoorbeeld dat er 3,5 miljoen jaar geleden een gigantische explosie was, bekend als een Seyfert-vlam in het centrum van ons melkwegstelsel. Het was blijkbaar gecentreerd op Boogschutter A*, Het superzware zwarte gat van de Melkweg, dat twee enorme kwabben van oververhit plasma produceerde die zo ‘ n 25.000 lichtjaar van de Noord-en zuidpool van de Melkweg uitstrekten. Deze enorme kwabben worden Fermi-bubbels genoemd en zijn vandaag zichtbaar bij gamma-en Röntgengolflengten (zeer hoge frequentie elektromagnetische emissies).
astronomen leren dus nog steeds over de specifieke kenmerken van de evolutie van sterrenstelsels.
de geschiedenis van quasars was inderdaad geen gemakkelijke weg voor astronomen om te volgen. Toen quasars eind jaren vijftig voor het eerst werden ontdekt, zagen astronomen met behulp van radiotelescopen sterrenachtige objecten die radiogolven uitstralen (dus quasi-stellaire radio-objecten), maar die niet zichtbaar waren in optische telescopen. Hun gelijkenis met sterren, hun helderheid en kleine hoekdiameters hebben astronomen van die tijd er begrijpelijkerwijs toe gebracht aan te nemen dat ze naar objecten in ons eigen sterrenstelsel keken. Echter, onderzoek van de radiospectra van deze objecten bleek ze mysterieuzer dan iemand had verwacht.Veel vroege waarnemingen van quasars, waaronder die van 3C48 en 3C273, de eerste twee quasars die ontdekt werden, werden in de vroege jaren 1960 gedaan door de Brits-Australische astronoom John Bolton. Hij en zijn collega ‘ s waren verbaasd over het feit dat quasars niet zichtbaar waren in optische telescopen. Ze wilden quasars’ zogenaamde “optische tegenhangers” vinden, dat wil zeggen, een quasar die voor hun ogen zichtbaar zou zijn in een telescoop in plaats van alleen detecteerbaar te zijn met radio-instrumenten.Astronomen wisten toen gewoon niet dat quasars extreem ver weg waren, te ver voor hun optische tegenhangers om zichtbaar te zijn vanaf de aarde op dat moment, ondanks dat het intrinsiek briljante objecten waren. Maar toen, in 1963, vonden astronomen Allan Sandage en Thomas A. Matthews wat ze zochten: wat leek op een zwakke, blauwe ster op de locatie van een bekende quasar. Als je het spectrum neemt, zijn ze verbijsterd: het leek alsof ze nog nooit eerder hadden gezien. Ze konden er niets van begrijpen.Met de hale-telescoop van 200 inch (5 m) konden Bolton en zijn team quasar 3C273 observeren toen deze achter de maan passeerde. Deze waarnemingen laten hen ook spectra verkrijgen. En opnieuw zagen de spectra er vreemd uit, met onherkenbare emissielijnen. Deze lijnen vertellen astronomen welke chemische elementen aanwezig zijn in het object dat ze onderzoeken. Maar de spectraallijnen van de quasar waren onzinnig en leken elementen aan te geven die niet aanwezig zouden moeten zijn.
het was astronoom Maarten Schmidt die – na onderzoek van de vreemde emissielijnen in de spectra van quasars-suggereerde dat astronomen normale emissielijnen zagen die sterk verschoven waren naar het rode uiteinde van het elektromagnetische spectrum!
en dus hadden ze hun antwoord. De roodverschuiving was te wijten aan de grote afstand van de quasar. Zijn licht wordt uitgerekt door de expansie van het universum tijdens zijn lange reis naar ons vanuit de rand van de zichtbare kosmos.
maar als het echt waar was dat quasars zo ver weg waren als naar de rand van het zichtbare universum, hoe konden ze dan zulke grote hoeveelheden energie opwekken? In 1964 werd zelfs over het bestaan van zwarte gaten heftig gedebatteerd. Er waren veel wetenschappers die hen beschouwden als niets meer dan wiskundige freaks, omdat ze zeker niet konden bestaan in het echte universum.Het debat over de aard van quasars duurde dus voort tot de jaren zeventig, toen een nieuwe generatie telescopen op aarde en in de ruimte zonder redelijke twijfel stelde dat quasars inderdaad op grote afstanden liggen, dat we sterrenstelsels zien toen ze jong waren, dat het quasarstadium een natuurlijke fase van hun groei is. Nu zwarte gaten eindelijk ook serieus worden genomen, konden astronomen nu eindelijk de identiteit van de bijna onbegrijpelijke krachtpatser achter quasars modelleren. : superzware zwarte gaten die enorme hoeveelheden gas verbruiken en daardoor enorme hoeveelheden energie uitstralen over het hele spectrum.
dit model verklaart waarom quasars naar de rand van het zichtbare heelal zitten en waarom we ze niet dichterbij zien: omdat quasars jonge sterrenstelsels zijn, die niet lang na hun vorming in het vroege heelal worden gezien.
de studie van quasars, en actieve Galactische kernen in het algemeen, is ver gekomen, maar er is veel dat we nog steeds niet begrijpen. Ik denk echter dat een deel van ons gebrek aan begrip een gebrek aan verbeelding is. Het is vrijwel onmogelijk om de hoeveelheden energie te begrijpen die worden gegenereerd door de zwarte gat motoren in de harten van quasars, die monsters in het donker. Het is net zo moeilijk te begrijpen hoe ver ze van ons zijn. Maar dat is niet onze schuld: onze arme simiaanse hersenen zijn gewoon niet goed toegerust om met dergelijke concepten om te gaan.Quasars zijn slechts een voorbeeld van een dier in de kosmische Dierentuin waarover men alleen maar de feiten moet accepteren in plaats van te proberen ze te begrijpen.
Bottom line: Quasars zijn extreem heldere en extreem verre objecten. Hun enorme energie-output zou te wijten zijn aan activiteit rond het centrale superzware zwarte gat in jonge sterrenstelsels, vlakbij de rand van het waarneembare universum.
nog enkele maankalenders over. Bestel de jouwe voordat ze weg zijn!