Stralende bellen in de Melkweg

NRC Handelsblad, 11 november 2010

Uit gegevens van de Fermi-satelliet, die gammastraling in het heelal meet, blijkt dat twee kolossale bellen van ijl gas in ons melkwegstelsel staan te stralen.

Aan weerszijden van het centrum van ons melkwegstelsel zijn twee kolossale 'bellen' van ijl gas ontdekt, waar je met een beetje fantasie de kwaakblazen van een kosmische kikker in kunt zien. Hoewel de beide bellen vanaf de aarde gezien zo'n beetje de halve hemel omspannen, zijn ze niet waarneembaar met het blote oog. In plaats van zichtbaar licht stralen zij voornamelijk energierijke gammastraling uit.

De gammalobben zijn ontdekt door Douglas Finkbeiner en twee doctoraalstudenten van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge (VS). De astrofysici baseren zich op een analyse van gegevens die in de loop van anderhalf jaar zijn verzameld met de satelliet Fermi. Die werd in juni 2008 gelanceerd en onderzoekt de sterrenhemel op gammastraling.

Heel eenvoudig was de ontdekking niet: het bestaan van de gammalobben kwam pas aan het licht nadat de Fermi-gegevens waren gecorrigeerd voor de alom aanwezige gloed van gammastraling in ons melkwegstelsel. De gammastraling ontstaat door de interactie van snel bewegende geladen deeltjes met het waterstofgas dat de ruimte tussen de sterren vult.

De gammalobben staan loodrecht op het melkwegvlak en strekken zich uit tot op een afstand van 25.000 lichtjaar - ruwweg een kwart van de diameter van ons melkwegstelsel. Ze bevatten een hoeveelheid energie die het equivalent is van tienduizend supernova-explosies, aldus Finkbeiner tijdens de teleconferentie die NASA afgelopen dinsdag hield.

Daarmee haakte hij in op één van de mogelijke verklaringen voor het ontstaan van de gammalobben. Ze zouden namelijk het gevolg kunnen zijn van een grote geboortegolf van sterren die zich zo'n tien miljoen jaar geleden in het melkwegcentrum heeft afgespeeld. De zwaarste sterren die bij zo'n stellaire geboortegolf ontstaan, zouden inmiddels al als supernova zijn geëxplodeerd. De vraag is echter of het aantal zware sterren dat voor gammalobben van deze omvang is vereist niet onrealistisch groot is.

Finkbeiner en zijn collega's zoeken de oorzaak dan ook liever ergens anders: bij het ongeveer vier miljoen zonsmassa's wegende zwarte gat in het melkwegcentrum. Dat zwarte gat vertoont weinig of geen activiteit, wat erop wijst dat het momenteel vrijwel geen materie aangevoerd krijgt. Het is echter niet ondenkbaar dat het object enkele miljoenen jaren geleden een gaswolk of een ster in zijn greep heeft weten te krijgen.

De materie die in zo'n geval naar het zwarte gat toe stroomt, wordt niet onmiddellijk opgeslokt, maar volgt een spiraalvormig traject. Hierdoor verzamelt zich rond het zwarte gat een schijf van materie. Door wrijving bereikt de materie in deze zogeheten accretieschijf extreem hoge temperaturen, die haar tot een sterke bron van energierijke straling maken.

In sommige gevallen gaat de accretieschijf vergezeld van twee jets - krachtige bundels van geladen deeltjes die zich met een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid van het zwarte gat verwijderen. Hoe deze jets precies ontstaan, is onduidelijk, maar ze zijn in de kernen van tal van sterrenstelsels waargenomen, wanneer zwarte gaten materie opslokken. Ze staan altijd loodrecht op de accretieschijf.

Het team van Finkbeiner stond aanvankelijk een beetje sceptisch tegenover het zwartegatscenario. De symmetrische vorm van de beide lobben wekt namelijk de indruk dat de vermeende jets van het zwarte gat bij toeval ook precies haaks op het melkwegvlak stonden. Maar bij nader inzien hoeft dat niet: ook van schuin georiënteerde jets zou de energie grotendeels naar boven en naar onderen ontsnappen - de kortste weg door het interstellaire gas.

Finkbeiner en de zijnen achten het overigens mogelijk dat in werkelijkheid beide scenario's een rol hebben gespeeld bij het ontstaan van de gammalobben. Hun onderzoeksresultaten zijn geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift The Astrophysical Journal.

In hun artikel spreken zij de hoop uit dat metingen met de satellieten Planck (gelanceerd in 2009) en eROSITA (lancering gepland voor 2012) daar te zijner tijd meer duidelijkheid over kunnen geven.

Op dit artikel rust auteursrecht van NRC Handelsblad BV, respectievelijk van de oorspronkelijke auteur.