Het elektronisch aan elkaar koppelen van meerdere telescopen, om zo een virtuele telescoopschotel te creeëren die net zo groot is als hun onderlinge afstand, wordt in de radio-astronomie veel toegepast om scherpere beelden te verkrijgen. Astronome Hayley Bignall, sinds januari verbonden aan JIVE, Dwingeloo, en een team van collega's hebben met hun waarnemingen aan de variabele quasar PKS 1257-326 nu de ultieme schaalvergroting op dit gebied bereikt: 'Earth Orbit Synthesis'
Waarnemingen met zes maanden tijdsverschil worden gedaan op twee tegenoverliggende punten van de aardbaan, een onderlinge afstand van 300 miljoen kilometer. Door een of meer jaren regelmatig hetzelfde object waar te nemen, wordt in zekere zin een virtuele telescoopschotel met een diameter van 300 miljoen kilometer gecreeërd.
Bignall: ' Zo zijn we in staat om de geometrie, fysica en evolutie van de jets die een verre quasar uitstoot tot in ongeëvenaard detail te bekijken'. Quasars zijn de actieve kernen van verre sterrenstelsels, die enorme hoeveelheden straling op alle golflengtes uitzenden. Vanwege hun extreme helderheid kunnen ze tot op afstanden van miljarden lichtjaren waargenomen worden (in de buurt van ons eigen Melkwegstelsel komen ze niet voor) Men neemt aan dat de krachtbron van elke quasar een reusachtig zwart gat is dat materie uit z'n omgeving opslokt.
'Aardbaan synthese' kan in principe een beeldscherpte van microboogseconden bereiken. Ter vergelijking: bij een resolutie van een milliboogseconde is het nog net mogelijk een astronaut op de maan te onderscheiden, een kunststukje dat misschien ooit mogelijk wordt met de grootste optische interferometer nu in aanbouw, ESO's VLTI in Chili. Bij een resolutie van een microboogseconde kunnen we op het digitale horloge van die astronaut kijken hoe laat het is.
Voor quasar PKS 1257-326, op een afstand van ongeveer 4 miljard lichtjaar, bleek het mogelijk om details ter grootte van slechts een kwart lichtjaar vlak bij het centrale zwarte gat nog te onderscheiden. Met alle andere observatie-technieken die nu voorhanden zijn, is een quasar niet meer dan een lichtend puntje aan de hemel.
PKS 1257-326 behoort tot een zeldzame ondersoort, waarvan slechts drie exemplaren bekend zijn, die zeer snelle (binnen een uur) helderheidsvariaties vertonen. Eerder onderzoek door de in Nederland werkende astronomen Dennet-Thorpe en De Bruyn (Nature 2002, vol. 415, p. 57, zie persbericht van ) heeft aangetoond dat dit 'twinkelen' pas op het laatste moment ontstaat, als de radiostraling van de quasar onze Melkweg binnenkomt. De ruimte tussen de sterren is gevuld met een zeer ijl mengsel van moleculen, atomen en vrije elektronen, het interstellaire medium (ISM). Fluctuaties in de elektronen-dichtheid concentreren en verspreiden beurtelings de radiostraling, analoog aan licht dat door een golvend wateroppervlak schijnt en zo donkere en lichte vlekken op de bodem veroorzaakt. Aangezien de aarde rond de zon beweegt, zien we hier snelle helderheidsvariaties in de tijd.
Aangezien de aarde rond de zon beweegt, zien we hier snelle helderheidsvariaties in de tijd.
Het team van Bignall vond echter ook een jaarlijkse variatie in het twinkelen van de de quasar PKS 1257-326. Uit de combinatie van snelle en jaarlijkse variaties konden ze zowel eigenschappen afleiden van het ISM, als eigenschappen van de stralingsbron zelf. Het twinkelen blijkt pas op zo'n 35 lichtjaar van ons zonnestelsel te ontstaan, blijkbaar omdat de radiostraling daar een turbulente laag in het ISM doorkruist. Voorts laten zich in de quasar afzonderlijke bronnen onderscheiden voor verschillende golflengtes straling, die zo'n kwart lichtjaar van elkaar af liggen. Dit is een duidelijk teken dat al vlak rond het zwarte gat 'jets' van hoog-energetische deeltjes ontstaan. Bignall: 'De turbulentie in het ISM werkt als een gigantisch 'vergrootglas' waardoor we details kunnen ontdekken die ordes van grootte kleiner zijn dan wat met andere technieken, nu en in de toekomst, haalbaar is'.
'Rapid Variability and Annual Cycles in the Characteristic Time-scale of the Scintillating Source PKS 1257-326',
dr. H. Bignall (Joint Institute for VLBI in Europe, JIVE, Dwingeloo), dr. J-P Macquart (Kapteyn Instituut, Groningen) e.a.
The Astrophysical Journal, 10 maart.
pre-print: http://arXiv.org/abs/astro-ph/0211451
Contact:
Hayley Bignall
bignall@jive.nl
Jean-Pierre Macquart
jpm@astro.rug.nl