Een sterrenstelsel met ten minste één actief superzwaar zwart gat - OJ 287 genaamd - heeft in het verleden voor veel irritaties en vragen gezorgd. De uitgezonden straling van dit object bestrijkt een breed bereik - van de radio tot de hoogste energieën in het TeV-regime. De potentiële periodiciteit in de variabele optische emissie maakte dit sterrenstelsel een kandidaat voor het herbergen van een superzwaar binair zwart gat in het centrum. Het object werd dus bestempeld als een Rosetta-steen van actieve galactische kernen, waarmee de hoop werd uitgedrukt dat dit object een prototypisch object zou kunnen zijn en eenmaal ontcijferd, zou fundamentele eigenschappen van actieve zwarte gaten in het algemeen kunnen verklaren. Nu heeft een internationaal team van astronomen onder leiding van Max Planck-onderzoekers ontdekt dat de actieve galactische kern van OJ 287 een soepel voortschrijdende jet genereert op een tijdschaal van ongeveer 22 jaar. De precessie van de waargenomen jet zou ook de variabiliteit in de straling van de melkweg kunnen verklaren. Deze detectie lost veel raadsels tegelijk op en biedt een sleutel tot het begrijpen van variabiliteit in actieve galactische kernen.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society (2018 juni 21).

Het kostte veel tijd om de Egyptische hiërogliefen te ontcijferen, de inscripties van de piramides. Het is uiteindelijk gelukt met behulp van de zogenaamde Rosetta-steen die in 1799 werd gevonden. Deze stèle was gegraveerd met drie versies van dezelfde tekst - één in het Oud-Egyptisch met hiërogliefenschrift, één in demotisch schrift, en de onderste in het Oudgrieks. Beseffend dat het dezelfde tekst is, de raadselachtige hiërogliefen konden worden ontcijferd en vertaald met behulp van de oude Griekse taal. Deze ontdekking opende een heel nieuw venster om de oude Egyptische cultuur te begrijpen. Een onderzoeksteam heeft nu de jet van een melkwegstelsel ontcijferd dat de Rosetta Stone of blazars is genoemd. Blazars zijn actieve galactische kernen waar een centraal superzwaar zwart gat wordt gevoed.

Het bekende sterrenstelsel OJ 287 op een afstand van ongeveer 3,5 miljard lichtjaar herbergt ten minste één superzwaar zwart gat met een gewicht van miljoenen tot miljarden zonnemassa's. Het superzware zwarte gat is actief en produceert een jet - een plasmastroom die zijn oorsprong vindt in het centrale nucleaire gebied van sterrenstelsels in de buurt van het centrale zwarte gat. Deze jet is waarneembaar op radiogolflengten. Het sterrenstelsel is ook een bekend doelwit voor optische astronomen. De helderheidsfluctuaties van dit sterrenstelsel in het optische regime zijn legendarisch en zijn waargenomen sinds het einde van de 19e eeuw, met een van de langste lichtkrommen in de astronomie.

Echter, ondanks tientallen jaren van radiowaarnemingen van vele straalbronnen en vele geavanceerde studies, jets bleven raadselachtig. traditioneel, de oorsprong van de straalhelderheidsvariaties waargenomen bij radiogolflengten werd toegeschreven aan het jetvoedingsmechanisme door het centrale zwarte gatsysteem. Anderzijds, de waargenomen bewegende kenmerken in de jets - knopen genoemd - werden toegeschreven aan schokken die in de jet reisden. Onderzoekers zochten naar een verband tussen beide fenomenen, maar dit kon tot nu toe niet consistent worden gedaan.

Het onderzoeksteam onder leiding van Silke Britzen van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR) in Bonn gebruikte een slimme observatietechniek om de jet van OJ 287 dicht bij zijn lanceerplaats nabij het centrale zwarte gat in kostbaar detail te volgen. De techniek van radio-interferometrie omvat radiotelescopen over de hele wereld om een ​​virtuele monstertelescoop met een diameter van de aarde te bouwen die in staat is tot in de centra van sterrenstelsels in te zoomen en jets dicht bij het centrale zwarte gat te observeren met een ongekende resolutie.

Door rekening te houden met een grote dataset over een lange periode, het team heeft nu sterke aanwijzingen gevonden dat beide verschijnselen dezelfde oorsprong hebben:beide soorten waarnemingen kunnen alleen worden verklaard door de beweging van de jet. De jet zelf is in precessie. Michal Zajacek, ook van de MPIfR, die de modellering van het precessiemodel heeft gedaan:"De helderheidsvariaties zijn het gevolg van de jetprecessie die een variatie van de Doppler-boost veroorzaakt wanneer de kijkhoek van de jet verandert. Het was echt verrassend toen we ontdekten dat niet alleen de jet precessie , het lijkt ook een kleinere nutation-achtige beweging te volgen. De gecombineerde precessie-nutatiebeweging leidt tot radiovariabiliteit en kan ook enkele lichtflitsen verklaren."

"We realiseerden ons dat het hetzelfde fysieke proces is dat zowel de jet die door de lucht dwaalt als de helderheidsvariaties van de melkweg verklaart - dat is de verandering van beweging van de jet. Het is allemaal geometrie en deterministisch. Er komt geen magie bij kijken, tot dusver", voegt Silke Britzen toe. "Dit biedt een unieke kans om de jets en hun mogelijke oorsprong in de directe omgeving van het zwarte gat te begrijpen. Deze jet dient echt als Rosetta-steen voor ons en zal het mogelijk maken om jets en hun actieve zwarte gaten veel fundamenteler te begrijpen."

Britzen en haar team zijn ervan overtuigd dat het precessie-scenario ook de 130 jaar optisch affakkelen van deze bron kan verklaren, maar, zoals gewoonlijk, er zijn meer gegevens en meer werk nodig voor een definitieve bevestiging.

Een prangende vraag blijft over de oorsprong van de jet-precessie. Precessie is een fysiek proces dat bekend is van tollen of de aarde zelf. De rotatie-as van onze planeet is niet stabiel maar draait in een baan om de ruimte met een periode van 26, 000 jaar door de getijde-invloed van de zon en de maan. Voor de jetprecessie in PB 287 heeft het team twee mogelijke scenario's aangegeven. "We hebben ofwel een systeem van twee superzware zwarte gaten waarbij de schijf die de straal uitwerpt, gedwongen wordt te wiebelen door getijde-effecten van het secundaire zwarte gat, of een enkel zwart gat dat getijde in wisselwerking staat met een verkeerd uitgelijnde accretieschijf." concludeert Christian Fendt van het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) in Heidelberg.

Hoe dan ook, de jet van het actieve sterrenstelsel OJ 287 is een van de best begrepen jets tot nu toe en zal zeker ook worden gebruikt om andere extragalactische jets te ontcijferen. Het zou zelfs kunnen helpen om de raadselachtige activiteit van superzware zwarte gaten verder te ontrafelen.