Astronomen ontdekken het ‘oog van Sauron’ in het verre heelal

Beeld: Y.Y. Kovalev et al.

De bron is een zogeheten blazar: een actief sterrenstelsel dat wordt aangedreven door een superzwaar zwart gat in zijn centrum, dat materie uit zijn omgeving opslokt. De onderzoekers hebben iets vastgelegd dat doet denken aan het ‘oog van Sauron’, de kwade macht uit de boeken van Tolkien. Daarmee lijkt een tientallen jaren oud kosmisch raadsel te zijn opgelost.

De miljarden lichtjaren verre blazar PKS 1424+24 staat bekend om de vele neutrino’s die hij uitzendt en door de IceCube neutrino-detector zijn geregistreerd, en om zijn zeer energierijke gammastraling die met speciale telescopen op aarde is vastgelegd. Vreemd genoeg leek zijn radiojet echter traag te bewegen, wat in tegenspraak was met de verwachting dat alleen de snelste jets zulke hoogenergetische emissies kunnen genereren.

Dankzij vijftien jaar aan uiterst nauwkeurige radiowaarnemingen met de Very Long Baseline Array (VLBA) zijn onderzoekers er nu in geslaagd om de radiojet van PKS 1424+24 heel nauwkeurig in beeld te brengen. Bij deze waarnemingen maken astronomen gebruik van een techniek waarbij radiotelescopen verspreid over de hele wereld met elkaar worden verbonden tot een virtuele telescoop ter grootte van de aarde. Dit levert de scherpste beelden die astronomen kunnen produceren.

‘Toen we het beeld reconstrueerden, zag het er absoluut verbluffend uit’, zegt Yuri Kovalev van het Duitse Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn. ‘We hadden nog nooit zoiets gezien: een bijna volmaakt donutvormig magnetisch veld met een jet die bijna precies onze kant op wijst.’

Omdat de jet bijna recht op de aarde is gericht, wordt zijn hoogenergetische emissie enorm versterkt door de effecten van de speciale relativiteitstheorie. ‘Door projectie-effecten lijkt de jet langzaam te bewegen – een klassieke optische illusie’, legt Jack Livingston (eveneens verbonden aan het MPIfR) uit.

Dankzij die bijzondere configuratie kunnen astronomen recht in het hart van de jet van de blazar kijken – een kosmisch buitenkansje. Aan de hand van de gepolariseerde radiogolven die de jet uitzendt kon het onderzoeksteam het magnetische veld van de jet in kaart brengen, waardoor zijn spiraalvormige karakter aan het licht kwam. Deze structuur speelt een sleutelrol bij het genereren en bundelen van de plasmajet en kan de reden zijn waarom de deeltjes die blazar PKS 1424+24 uitstoot zo energierijk zijn.

‘De oplossing van dit raadsel bevestigt dat actieve galactische kernen met superzware zwarte gaten niet alleen krachtige versnellers van elektronen zijn, maar ook van protonen – de bron van de waargenomen hoogenergetische neutrino’s’, concludeert Kovalev.