Lichtecho van een sterrenstelsel

Astronomen krijgen langzaam grip op ‘Hanny’s Voorwerp’, een vreemde vlek die lerares Hanny van Arkel ontdekte op foto’s van de sterrenhemel. George Beekman

Wat speelt zich af rond IC 2497? Een eeuw lang was dit sterrenstelsel in de Kleine Leeuw slechts een catalogusnummer, maar sinds ruim een jaar hebben astronomen er veel belangstelling voor. De aandacht is onder andere gericht op de kern van het stelsel, die volgens sommigen relatief kort geleden opvlamde en vervolgens weer uitdoofde. Het licht van deze opvlamming heeft nu een gaswolk buiten het stelsel bereikt, die hierdoor tot lichten wordt gebracht. We zien zo voor het eerst de ‘echo’ van het vroegere licht van een sterrenstelsel.

Dit is een notedop de verklaring die de Britse astronoom Chris Lintott en zijn collega’s geven voor het mysterie dat astronomen nu ruim een jaar bezig houdt. Hun artikel hierover is aangeboden aan de Monthly Notices van de Royal Astronomical Society, maar nog niet voor publicatie geaccepteerd. Een van de mede-auteurs is Hanny van Arkel, een jonge onderwijzeres uit Heerlen. Zij was het die de astronomen voor het eerst attent maakte op de vreemde lichtvlek bij het sterrenstelsel.

Het begon in juli 2007, toen Lintott en zijn Amerikaanse collega Kevin Schawinski het Galaxy Zoo Project oprichtten. Daarin werd vrijwilligers gevraagd mee te helpen bij het classificeren van sterrenstelsels op opnamen van de Sloan Digital Sky Survey, een fotografische inventarisatie van de noordelijke hemel. Het aantal objecten op de opnamen is zo groot dat astronomen deze klus nooit alléén zouden kunnen klaren. Eén van de vrijwilligers was Hanny van Arkel, die een vreemde nevel onder IC 2497 ontdekte. “What is the blue stuff below?”, vroeg zij op 13 augustus op het internetforum van Galaxy Zoo. Niemand wist het: het object was nog nooit eerder opgemerkt en leek op geen enkel ander kosmisch object.

NIET BLAUW MAAR GROEN

Afgelopen jaar begonnen astronomen hun telescopen te richten op wat toen (ook in het Engels) ‘Hanny’s Voorwerp’ werd genoemd. Zo ontdekten zij dat de mysterieuze nevel even ver weg staat als IC 2497, op 700 miljoen lichtjaar, en op zo’n 60.000 lichtjaar ten zuiden van dit stelsel. De ‘echte’ kleur van de nevel is niet blauw maar groen. De nevel heeft een temperatuur van maar liefst 15.000 tot 20.000 graden, maar vreemd genoeg zijn er geen sterren in te zien. Als de nevel niet door sterren wordt verhit, door wat dan wel?

Chris Lintott en zijn collega’s denken nu dat de oorzaak gezocht moet worden in het naburige sterrenstelsel. Dat heeft een actieve kern, waarin rond een superzwaar zwart gat heel veel energie wordt geproduceerd. Die energie zou op de een of andere manier verantwoordelijk kunnen zijn voor het verhitten en tot lichten brengen van de gaswolk buiten het stelsel. Probleem is echter dat de hoeveelheid energie uit de kern hiervoor niet voldoende lijkt.

De astronomen suggereren nu twee mogelijkheden. Ofwel de actieve kern wordt verduisterd door materiaal dat er voor ligt, zodat het alleen maar lijkt dat hij te zwak is om de gaswolk tot lichten te brengen. Ofwel de kern is een tijd geleden opgevlamd en daarna zwakker geworden, waardoor wij nu de tijdelijke reflectie van deze lichtpuls tegen de gaswolk buiten het stelsel zien. De opvlamming zou zo’n 100.000 jaar geleden moeten hebben plaatsgevonden en de lichtgolf zou zo’n 60.000 jaar later Hanny’s Voorwerp hebben bereikt.

EXPLOSIE

In de afgelopen jaren hebben astronomen al lichtecho’s waargenomen van sterren waarvan de helderheid als gevolg van een pulsatie op tijdschalen van maanden varieert en van sterren die jaren tot eeuwen geleden als gevolg van een explosie een lichtgolf de ruimte in zonden. Zulke echo’s maken het mogelijk om objecten te bestuderen die al lang niet meer bestaan. Hanny’s Voorwerp zou echter de eerste lichtecho – op veel grotere schaal – van de kern van een heel sterrenstelsel zijn. Dat zou het dus mogelijk maken om van sterrenstelsels die we nu zien ook het licht van vroeger te bestuderen. Volgens Lintott loont het nu de moeite bij andere sterrenstelsels eveneens naar tekenen van lichtecho’s te zoeken.

Afgelopen jaar zijn IC 2497 en Hanny’s Voorwerp ook waargenomen met de grote radiotelescoop in Westerbork. Deze waarnemingen laten zien dat beide zijn gehuld in een reusachtige wolk van koel waterstofgas: mogelijk het overblijfsel van een vroegere ontmoeting tussen IC 2497 en een ander, naburig stelsel. Dit gas heeft tot gevolg dat de centrale delen van IC 2497 in zichtbaar licht in sterke mate worden verduisterd, zoals al door Lintott en collega’s werd gesuggereerd.

Verder laten de waarnemingen zien dat uit het centrum van het stelsel een bundel radiostraling komt die precies naar Hanny’s Voorwerp is gericht. Het gaat waarschijnlijk om energierijke deeltjes die door het zwart in het centrum van het stelsel worden weggeschoten. “Het lijkt alsof de bundel zich door het dichte interstellaire medium van IC 2497 heen een weg naar Hanny’s Voorwerp baant”, aldus waarnemingsleider Mike Garrett. Via dit ‘kanaal’ zou een klein gebiedje van de grote gaswolk rond IC 2497 door het intense licht en de UV-straling uit de kern van het stelsel worden verhit en tot lichten gebracht.

In dit opzicht zou Hanny’s Voorwerp vergeleken kunnen worden met Minkowski’s Object, een reusachtige waterstofwolk vlak bij NGC 541, een sterrenstelsel op ruim 200 miljoen lichtjaar van de aarde. In deze gaswolk, die in 1958 werd ontdekt door de Duits-Amerikaanse astronoom Rudolph Minkowski, vindt op grote schaal stervorming plaats. In 1985 ontdekte de Nederlands-Amerikaanse astronoom Wil van Breugel dat het oplichten van en de stervorming in deze nevel wordt veroorzaakt door een bundel energierijke deeltjes die van de kern van NGC 541 naar de gaswolk wijst. Daarna werd ontdekt dat deze manier van stervorming bij meer (radio)sterrenstelsels voorkomt.

ZEVEN OMLOPEN

In Hanny’s Voorwerp zijn echter géén sterren te zien. Of zouden die als gevolg van de grotere afstand te lichtzwak zijn? Of was de deeltjesbundel van IC 2497 zo krachtig dat de gaswolk er door uiteen werd gereten, waardoor er geen sterren meer konden ontstaan? Onderzoekers hopen dat de Hubble Space Telescope binnenkort het antwoord op deze vragen zal geven. Een groep astronomen onder leiding van Bill Keel, van de Universiteit van Alabama, mag Hubble – als hij in mei is gereviseerd – zeven omlopen lang op Hanny’s Voorwerp richten. Dan wordt misschien duidelijk of Hanny’s Voorwerp echt uniek is of toch niet helemaal en of het al dan niet om een lichtecho gaat.

Zie voor het project: www.galaxyzoo.org