Een opmerkelijk sterrenstelsel op 12,4 miljoen lichtjaar afstand diende als testobject voor de nieuwe AMKID-camera. Maar NGC 4945 blijkt zelf ook een onverwacht gewelddadig laboratorium voor superzware zwarte gaten en stervorming.
Het was pas enkele dagen geleden dat de allernieuwste ver-infraroodcamera, uitgerust met Nederlandse sensoren, voor het eerst in gebruik werd genomen op de APEX-telescoop van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). Die camera, bekend als de AMKID-camera, moet de jacht openen op de allereerste sterrenstelsels in het heelal. Maar voordat de jacht ver weg kon beginnen, moest het instrument eerst worden getest op een dichterbij gelegen doelwit. Die rol was weggelegd voor NGC 4945, een opvallend sterrenstelsel in het sterrenbeeld Centaur (Cen).
Testopname met verstrekkende blik
De nieuwe opname die met de AMKID-camera is gemaakt, toont NGC 4945 als een langgerekte, stoffige schijf. De afbeelding, die recentelijk verscheen in het vakblad Astronomy & Astrophysics, heeft een ruisniveau van 3,5 mJy en is afgevlakt tot een bundelgrootte van 20 boogseconden. Het is een indrukwekkend resultaat voor een testopname, maar het sterrenstelsel zelf verdient minstens zoveel aandacht. Het is een balkspiraalstelsel dat we vanaf de aarde precies vanaf de zijkant zien, waardoor de structuur van de spiraalarmen grotendeels verborgen blijft achter dikke stofbanen.
Een superzwaar zwart gat dat zijn omgeving domineert
Wat NGC 4945 bijzonder interessant maakt, is wat er in de kern gebeurt. Waar het centrum van onze eigen Melkweg relatief rustig is, herbergt dit stelsel een uitzonderlijk actief superzwaar zwart gat. Dit kosmische beest verslindt enorme hoeveelheden materie, maar gedraagt zich daarbij als een ‘slordige eter’.
Een recordbreker in de kosmos
Naast zijn gewelddadige kern heeft NGC 4945 nog een bijzonderheid op zijn naam staan: het is de bron van de allereerste ontdekte watermegamaser. Masers zijn de microgolfversie van lasers; ze produceren gebundelde, versterkte straling. In het geval van een megamaser is die straling maar liefst 100 miljoen keer helderder dan een gewone maser. Dit fenomeen, afkomstig van watermoleculen in de directe omgeving van het zwarte gat, maakt het stelsel tot een uniek laboratorium voor astronomen die de omstandigheden rond actieve galactische kernen willen bestuderen. Waarnemingen met het MUSE-instrument op ESO’s Very Large Telescope (VLT) lieten recentelijk zien dat het zwarte gat krachtige winden van materiaal de ruimte in blaast. Die winden bewegen zo snel dat ze geheel uit het sterrenstelsel zullen ontsnappen en daarmee potentieel stervormingsmateriaal de intergalactische ruimte in slingeren.
Een opmerkelijke morfologie
Waar de nieuwe AMKID-camera NGC 4945 gebruikte als testobject, is de structuur van het stelsel al lang een bron van studie.
Op basis van zijn uiterlijk wordt NGC 4945 geclassificeerd als een SB(s)cd-stelsel in de Hubble- en de Vaucouleurs-morfologische classificatie. De ‘SB’ duidt op een duidelijke balkstructuur in het centrum – een kenmerk dat overeenkomt met de waargenomen gasstromen die in eerdere ALMA-waarnemingen zijn gemodelleerd. De ‘(s)’ geeft aan dat er geen ringstructuur rond de balk aanwezig is, terwijl de ‘cd’ verwijst naar de losse, open spiraalarmen en de relatief kleine centrale verdikking.
Dat er daadwerkelijk sprake is van zo’n balk en dat deze een cruciale rol speelt bij het aanvoeren van gas naar het actieve zwarte gat, blijkt uit waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Op basis van die metingen maakten astronomen een schematische doorsnede van de centrale 1.000 lichtjaar van het sterrenstelsel.
Al met al blijkt het sterrenstelsel dat dienstdeed als ‘proefkonijn’ voor de nieuwe camera veel meer te zijn dan alleen een testobject. NGC 4945 is een dynamisch en gewelddadig systeem waarin actieve stervorming, een rauwelings etend zwart gat en extreem krachtige winden samenkomen. NGC 4945 laat zien dat zelfs nabije sterrenstelsels nog vol verrassingen zitten. Tegelijk is het een veelbelovende voorbode van wat de AMKID-camera straks kan onthullen over de allereerste sterrenstelsels in het jonge heelal.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
