Op 10 december van dit jaar is het precies een jaar geleden dat een Ariane 5 raket de Europese röntgensatelliet XMM-Newton in een baan rond de aarde bracht. De satelliet van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA kijkt naar röntgenstraling uit het heelal, die voornamelijk wordt uitgezonden door exotische, zeer hete objecten, zoals zwarte gaten en supernovarestanten. Na een periode van kalibratie en validatie stromen sinds juni de eerste wetenschappelijke gegevens binnen. Het jaar 2000 mag een uitstekend jaar genoemd worden voor XMM-Newton.
XMM-Newton ziet verzwelging gas door gulzig zwart gat
Astronomen van SRON hebben met XMM-Newton gas kunnen waarnemen dat op het punt staat verzwolgen te worden door een superzwaar zwart gat. Zwarte gaten komen voor in verschillende soorten en maten. De kern van een zware ster kan aan het eind van zijn leven ineenstorten tot een zwart gat van enkele zonsmassa's en een diameter van enkele kilometers. Er bestaan ook superzware zwarte gaten, waarin enkele miljoenen zonsmassa's geconcentreerd zijn binnen een diameter van enkele miljoenen kilometers. Veel melkwegstelsels, en misschien wel de meeste, herbergen in hun centrum zo'n superzwaar zwart gat. Ook ons eigen melkwegstelsel heeft een superzwaar zwart gat.
De enorme massaconcentratie in een zwart gat zorgt ervoor dat de aantrekkingskracht zo groot wordt dat het zelfs licht niet lukt eraan te ontsnappen. Een zwart gat is dus niet direct waar te nemen, maar verraadt zich alleen maar door het gedrag van de materie in zijn omgeving. De processen die zich in de buurt van zo'n zwart gat afspelen zijn van een krankzinnige gewelddadigheid. Het object gedraagt zich als een oneindig diepe put die de hele omgeving naar zich toe buigt. Hoe dichter je bij de put komt, hoe steiler het afloopt. Materie die aan zijn beweging richting het zwarte gat begonnen is kan alleen nog maar versnellen, de ondergang tegemoet. Naarmate de materie dichter nadert zal het als een groeiende schijfvormige draaikolk rond het zwarte gat heen wervelen met duizelingwekkende snelheden die aan de rand van de put kunnen oplopen tot de helft van de lichtsnelheid (150.000 kilometer per seconde). Uiteindelijk belandt de meeste materie op de 'horizon' van het zwarte gat, dat hierdoor zijn honger stilt en langzaam verder groeit.
Door het geweld rond een zwart gat loopt de temperatuur van het onfortuinlijke gas zo ver op dat het röntgenstraling gaat uitzenden. Dankzij het hoog energie-oplossend vermogen van de RGS is het de Utrechtse ruimteonderzoekers voor het eerst gelukt het spectrum van het snel draaiende binnenrand van de draaikolk te ontrafelen. Daaruit kan informatie gekregen worden over dichtheden, temperaturen, snelheden en chemische samenstelling van het gas, alsmede de rotatiesnelheid van het zwarte gat.
Raadselachtige verdwijning afkoelend gas bij kosmisch lagedrukgebied
Ook zijn de Utrechtse astronomen van SRON samen met buitenlandse collega's getuige geweest van een raadselachtige verdwijning van afkoelend gas in clusters van melkwegstelsels.
Melkwegstelsels, zoals onze eigen melkweg, bevatten miljarden sterren en komen vaak in groepen voor, de zogenaamde clusters. Wie met een röntgentelescoop naar zo'n cluster kijkt ziet tussen de melkwegstelsels grote hoeveelheden zeer heet gas dat röntgenstraling uitzendt. De dichtheid van het gas is het grootst in het centrum van de cluster. De verhitte elektronen en waterstofkernen van het gas botsen in het centrum dan ook veel meer op elkaar dan aan de rand van de cluster. Door de botsingen verliezen de elektronen energie die als waarneembare röntgenstraling wordt uitgezonden. Dat energieverlies zorgt ervoor dat vooral in het centrum van de cluster de temperatuur van het gas enorm daalt. Door die afkoeling neemt ook de druk van het gas af met als resultaat een kosmisch lagedrukgebied. De plaatselijk lagere druk brengt een langzame afkoelende stroming van gas op gang richting het centrum van de cluster. Gas dat eenmaal aan het afkoelen is, is niet meer te stoppen en wordt heel snel ijskoud.