Op deze manier heb je het heelal nog nooit gezien

Astronomische beelden zijn vaak spectaculair. Maar de prachtige kleuren die je ziet, zijn meestal gekozen om het plaatje mooi te maken, niet om te laten zien wat er werkelijk aan de hand is. Een nieuwe techniek draait dat om door met kleuren te vertellen wat iets is, niet hoe het eruitziet.

Wanneer je een foto van een sterrenstelsel of nevel bekijkt, zie je zelden de werkelijkheid. De meeste kosmische objecten stralen veel licht uit in golflengten die het menselijk oog niet kan waarnemen, zoals röntgenstraling of infrarood. Als je al eens door een telescoop hebt getuurd, weet je dat al. Om er toch een beeld van te maken, kennen astronomen kleuren toe aan verschillende golflengtes. Rood voor dit, blauw voor dat. Het resultaat is vaak adembenemend, maar de kleurkeuze is grotendeels willekeurig.

Astronomen hebben nu een techniek ontwikkeld die het omgekeerde doet. In plaats van structuren in te kleuren op basis van uiterlijk, kleuren ze in op basis van wat die structuren fysisch zijn. Ze noemen het ‘X-arithmetic’; je kunt het zien als een soort CT-scan voor de grootste objecten in het heelal.

Beelden van de grootste structuren in het heelal

De onderzoekers testten hun methode op clusters van sterrenstelsels. Dat zijn verzamelingen van soms duizenden sterrenstelsels die door hun gezamenlijke zwaartekracht aan elkaar klonteren. Tussen die sterrenstelsels drijven kolossale gaswolken die zo heet zijn dat ze röntgenstraling uitzenden. We hebben het dan over temperaturen van honderd miljoen graden.

Diep in veel van deze clusters schuilt een superzwaar zwart gat dat af en toe een driftbui krijgt. Bij zo’n uitbarsting spuugt het stralen van materie uit die enorme bellen blazen in het omringende gas. De Chandra X-ray observatory van NASA heeft deze structuren in prachtig detail vastgelegd, maar die beelden vertelden niet het hele verhaal. Het uiterlijk vertelt je niet wat de structuur is, of hoe die is ontstaan.

Drie soorten structuren

De nieuwe techniek splitst de röntgendata van de Chandra X-ray observatory op in lage en hoge energieën en vergelijkt deze vervolgens met elkaar. Uit die vergelijking rollen drie verschillende typen structuren, elk met een eigen kleur.

Geel duidt de regio’s aan die worden opgeblazen door de stralen van centrale zwarte gaten. Blauw wijst op gas dat afkoelt of relatief langzaam beweegt. En roze duidt op geluidsgolven en schokfronten die door het gas denderen. Het resultaat is een beeld dat niet per se mooier is, maar wel informatiever. Je ziet in één oogopslag welke fysische processen waar plaatsvinden.

Links de ‘mooie’ plaatjes, rechts dezelfde plaatjes die met de nieuwe techniek zijn ingekleurd. Bron: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Chicago/H. McCall; Image processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Zwarte gaten en stervorming

Het team paste de methode toe op vijftien clusters en kleinere groepen van sterrenstelsels. De bevindingen legden ze naast computersimulaties en de match bleek goed genoeg om er een betrouwbare analysetool aan over te houden.

Dat komt goed uit, want over de woedeuitbarstingen van zwarte gaten is nog veel onduidelijk. Hoe vaak vinden ze plaats? Hoeveel energie pompen ze in hun omgeving? Die vragen zijn relevant omdat de uitbarstingen meebepalen hoeveel sterren er in een cluster kunnen ontstaan. Met deze techniek komen de antwoorden een stukje dichterbij.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Chandra fotografeert duizenden supermassieve zwarte gaten en Chandra 15 jaar in de lucht: de hoogtepunten. Of lees dit artikel: James Webb blikt spectaculair stofrijke hart van de Melkweg.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: