Gelijktijdige waarnemingen met twee radiotelescopen, de Westerbork Synthese Radiotelescoop (WSRT) en de Very Large Array (VLA) in de Verenigde Staten, tonen aan dat de extreme variaties in radio-helderheid van de quasar J1819+3845 worden veroorzaakt door onregelmatige wolken plasma in de omgeving van ons zonnestelsel. Dit effect is analoog aan het twinkelen van sterren door turbulentie in de aardatmosfeer. Dit resultaat, dat door Jane Dennett-Thorpe en Ger de Bruyn (Kapteyn-instituut Universiteit Groningen, ASTRON Dwingeloo, Anton Pannekoek-instituut Universiteit van Amsterdam)wordt gepubliceerd in Nature van 3 januari 2002, lijkt de beslissing van een langdurige controverse over de oorzaak van zulke helderheidsvariaties.
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. Men neemt aan dat de krachtbron van elke quasar een reusachtig zwart gat is dat materie uit z'n omgeving opslokt.
Heel wat quasars vertonen helderheidsvariaties van enkele procenten bij radiogolflengtes, op een tijdschaal van ongeveer een dag. Als deze variatie wordt veroorzaakt door de stralingsproductie in de quasar zelf, dan zijn zulke objecten fysisch heel moeilijk te verklaren. Immers, niets kan sneller bewegen dan het licht, dus ook niet een helderheidsverandering die in een zeker punt van de quasar begint en zich over z'n oppervlak uitbreidt. Uit de snelheid van de helderheidsvariaties volgt dus een ruwe schatting voor de maximale afmeting van het object (bijvoorbeeld: een lichtdag - 1/365 lichtjaar - voor variaties die een dag duren).
Anderzijds is er een theoretisch-fysische bovengrens aan de helderheid van een object met een zekere afmeting, die dus moeilijk met deze waarnemingen in overeenstemming te brengen is. Toch is met deze mogelijkheid serieus rekening gehouden omdat quasars synchrone helderheidsvariaties op diverse golflengtes leken te vertonen.
Het alternatief is dat de helderheidsvariaties onderweg pas ontstaan, als de straling onze Melkweg binnenkomt. De ruimte tussen de sterren, het interstellaire medium, is gevuld met een zeer ijl mengsel van moleculen, atomen en vrije elektronen. 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 helderheidsvariaties in de tijd.
De extreem variabele quasar J1819-3845 (door de auteurs ontdekt in mei 1999) varieert per uur een factor 4 in helderheid, wat het mogelijk maakte de theorieen te testen. Omdat de quasar zeer ver weg staat, zouden de uitgezonden radiogolven (die zich met de lichtsnelheid, 300.000 kilometer per seconde, door de ruimte voortplanten) normaliter vrijwel gelijktijdig bij alle telescopen op aarde aan moeten komen en daarom dezelfde intensiteit hebben.
De waarnemingen van Dennett-Thorpe en De Bruyn in januari 2001 toonden echter aan dat de helderheidspieken van J1819-3845 met een tijdsverschil van tientallen seconden door de WSRT en de VLA worden waargenomen. Dit bewijst dat de helderheidsvariaties een gevolg zijn van het interstellaire medium in onze nabijheid en niet van intrinsieke variaties in de quasar. Beide telescopen staan namelijk ongeveer 6000 kilometer van elkaar vandaan, en door de beweging van de aarde rond de zon (met ongeveer 30 kilometer per seconde) bereikt de ene telescoop enige tientallen seconden later dan de andere hetzelfde punt in de ruimte.
Nadere informatie:
dr. J.Dennett-Thorpe
Universiteit van Amsterdam
jdennett@astro.uva.nl
dr. A.G.de Bruyn
Astron
ger@nfra.nl