Met behulp van de unieke mogelijkheden van NASA's Hubble-ruimtetelescoop, een team van astronomen onder leiding van Nahum Arav van Virginia Tech heeft de meest energetische uitstroom ontdekt die ooit in het universum is waargenomen.

De uitstromen komen van quasars en scheuren door de interstellaire ruimte, vergelijkbaar met tsunami's op aarde, grote schade aanrichten aan de sterrenstelsels waarin de quasars verblijven. Quasars zijn de briljante, compacte kernen van verre sterrenstelsels die kunnen schijnen 1, 000 keer helderder dan hun gastheerstelsels van honderden miljoenen sterren. Hun centrale motoren zijn superzware zwarte gaten die volgezogen zijn met invallend stof, gas, en sterren, zei Arav, een professor in het departement Natuurkunde, onderdeel van het Virginia Tech College of Science.

Quasars ontstaan ​​wanneer een zwart gat materie verslindt, dus het uitzenden van intense straling. Gedreven door de zinderende stralingsdruk van het zwarte gat, schokkende ontploffingen duwen materiaal weg van het centrum van de melkweg in uitstromen die versnellen tot adembenemende snelheden die een paar procent van de lichtsnelheid zijn, zei Arav.

"Deze uitstromen zijn cruciaal voor het begrip van de vorming van sterrenstelsels, " Zei Arav. "Ze duwen elk jaar honderden zonnemassa's aan materiaal voort. De hoeveelheid mechanische energie die deze uitstroom met zich meedraagt, is tot honderden keren hoger dan de helderheid van het hele Melkwegstelsel."

De bevindingen verschijnen in het maartnummer van Supplementen voor astrofysische tijdschriften . Het onderzoeksteam van Arav bestaat uit postdoctoraal onderzoeker Timothy Miller en promovendus Xinfeng Xu, beide van Virginia Tech, evenals Gerard Kriss en Rachel Plesha van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

De quasarwinden verspreiden zich over de schijf van de melkweg, gewelddadig materiaal dat anders nieuwe sterren zou hebben gevormd. Straling duwt het gas en stof over veel grotere afstanden dan wetenschappers eerder dachten, het creëren van een melkwegwijd evenement, volgens de studie.

Terwijl deze kosmische tsunami inslaat op interstellair materiaal, de temperatuur stijgt tot miljarden graden, waar materiaal grotendeels gloeit in röntgenstralen, maar ook breed over het lichtspectrum. Iedereen die getuige is van dit evenement zou een fantastische vuurwerkshow zien. "Je krijgt eerst veel straling bij röntgenstralen en gammastralen, en daarna zal het doordringen tot zichtbaar en infrarood licht, "Zei Arav. "Je zou een enorme lichtshow krijgen, zoals kerstbomen in de hele melkweg."

Numerieke simulatie van de evolutie van sterrenstelsels suggereert dat dergelijke uitstromen enkele belangrijke kosmologische puzzels kunnen verklaren, zoals waarom astronomen zo weinig grote sterrenstelsels in het heelal waarnemen en waarom er een verband is tussen de massa van het sterrenstelsel en de massa van het centrale zwarte gat. Deze studie toont aan dat zulke krachtige quasar-uitstromen in het vroege heelal zouden moeten voorkomen.

"Zowel theoretici als waarnemers weten al tientallen jaren dat er een fysiek proces is dat stervorming in massieve sterrenstelsels afsluit, maar de aard van dat proces was een mysterie. Door de waargenomen uitstroom in onze simulaties te plaatsen, worden deze openstaande problemen in de galactische evolutie opgelost. " zei Jeremia P. Ostriker, een eminente kosmoloog aan de universiteiten van Columbia en Princeton. (Ostriker was niet betrokken bij dit onderzoek.)

Afgezien van het meten van de meest energetische quasars die ooit zijn waargenomen, het team ontdekte ook een andere uitstroom die sneller versnelt dan alle andere. De uitstroom steeg van bijna 43 miljoen mijl per uur tot ongeveer 46 miljoen mijl per uur in een periode van drie jaar. De wetenschappers geloven dat de versnelling zal blijven toenemen naarmate de tijd verstrijkt.

"Er waren zoveel ontdekkingen in de gegevens dat ik me als een kind in een snoepwinkel voelde, ’ voegde Miller eraan toe.

Astronomen waren in staat om de halsbrekende snelheid te klokken van gas dat wordt versneld door de quasarwind door te kijken naar spectrale "vingerafdrukken" van licht van het gloeiende gas. De Hubble-ultravioletgegevens laten zien dat deze absorptiekenmerken in het spectrum zijn verschoven vanwege de snelle beweging van het gas door de ruimte. Dit komt door het Doppler-effect, waar de beweging van een object golflengten van licht comprimeert of uitrekt, afhankelijk van of het ons nadert of van ons verwijdert. Alleen Hubble heeft de ultraviolette gevoeligheid om de noodzakelijke waarnemingen te verkrijgen die tot deze ontdekking leiden, volgens NASA.