Nooit eerder hebben astrofysici licht van zo'n hoge energie gemeten van een hemellichaam zo ver weg. Ongeveer 7 miljard jaar geleden, een enorme explosie vond plaats bij het zwarte gat in het centrum van een melkwegstelsel. Dit werd gevolgd door een uitbarsting van gammastraling met hoge intensiteit. Een aantal telescopen, MAGIE inbegrepen, zijn erin geslaagd dit licht te vangen. Een extra bonus:het was dus mogelijk om Einsteins algemene relativiteitstheorie te herbevestigen, toen de lichtstralen een minder ver sterrenstelsel tegenkwamen op weg naar de aarde - en werden afgebogen door deze zogenaamde zwaartekrachtlens.

Het object QSO B0218+357 is een blazar, een bepaald type zwart gat. Onderzoekers nemen nu aan dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van elk sterrenstelsel is. Zwarte gaten, waarin materie zich momenteel stort, worden actieve zwarte gaten genoemd. Ze stoten extreem heldere stralen uit. Als deze uitbarstingen naar de aarde wijzen, de term blazar wordt gebruikt.

Volle maan verhindert de eerste MAGISCHE waarneming

De gebeurtenis die nu wordt beschreven in " Astronomie en astrofysica " vond 7 miljard jaar geleden plaats, toen het heelal nog niet eens half zo oud was als nu. "De blazar werd aanvankelijk ontdekt op 14 juli 2014 door de Large Area Telescope (LAT) van de Fermi-satelliet, " legt Razmik Mirzoyan uit, wetenschapper aan het Max Planck Institute for Physics en woordvoerder van de MAGIC-samenwerking. "De gammastraling-telescopen op aarde richtten onmiddellijk hun vizier op de blazer om meer over dit object te weten te komen."

Een van deze telescopen was MAGIC, op het Canarische eiland La Palma, gespecialiseerd in hoogenergetische gammastraling. Het kan fotonen vangen - lichtdeeltjes - waarvan de energie 100 miljard keer hoger is dan de fotonen die door onze zon worden uitgezonden en duizend keer hoger dan die gemeten door Fermi-LAT. De MAGIC-wetenschappers hadden aanvankelijk pech, echter:een volle maan betekende dat de telescoop in de betreffende tijd niet kon werken.

Zwaartekrachtlens buigt fotonen met ultrahoge energie af

Elf dagen later, MAGIC kreeg een tweede kans, aangezien de gammastralen die door QSO B0218+357 worden uitgezonden niet de directe route naar de aarde namen:een miljard jaar nadat ze op reis waren gegaan, ze bereikten het sterrenstelsel B0218+357G. Dit is waar de algemene relativiteitstheorie van Einstein in het spel kwam.

Dit stelt dat een grote massa in het heelal, een melkweg, bijvoorbeeld, licht van een object erachter afbuigt. In aanvulling, het licht wordt gefocust als door een gigantische optische lens - naar een verre waarnemer, het object lijkt veel helderder, maar ook vervormd. De lichtstralen hebben ook verschillende tijdsduur nodig om door de lens te gaan, afhankelijk van de kijkhoek.

Deze zwaartekrachtlens was de reden dat MAGIC in staat was, ten slotte, om QSO B0218+357 te meten - en daarmee het verste object in het hoogenergetische gammastralingsspectrum. "We wisten uit waarnemingen van de Fermi-ruimtetelescoop en radiotelescopen in 2012 dat de fotonen die de langere route namen 11 dagen later zouden aankomen, " zegt Julian Sitarek (Universiteit van ?ódz, Polen), die deze studie leidde. "Dit was de eerste keer dat we konden waarnemen dat hoogenergetische fotonen werden afgebogen door een zwaartekrachtlens."

Verdubbeling van de grootte van het gammastraling-universum

Het feit dat gammastralen met zo'n hoge energie van een ver hemellichaam de atmosfeer van de aarde bereiken, is allesbehalve duidelijk. "Veel gammastralen gaan verloren wanneer ze interageren met fotonen die afkomstig zijn van sterrenstelsels of sterren en een lagere energie hebben, " zegt Mirzoyan. "Met de MAGISCHE observatie, het deel van het heelal dat we via gammastraling kunnen waarnemen, is verdubbeld."

Het feit dat het licht op het berekende tijdstip op aarde arriveerde, zou een paar theorieën over de structuur van het vacuüm kunnen doen rammelen - verder onderzoek, echter, zijn nodig om dit te bevestigen. "De waarneming wijst momenteel op nieuwe mogelijkheden voor hoogenergetische observatoria voor gammastraling - en biedt een aanwijzing voor de volgende generatie telescopen in het CTA-project, " zegt Mirzoyan, de situatie samenvatten.