NASA's Fermi-gammastraalruimtetelescoop gebruikte 14 jaar aan gegevens om een verbluffende time-lapse-film van de hele hemel te maken, waarin het dynamische universum werd vastgelegd. De film belicht het pad van de zon, de gammastraling van de Melkweg en verre sterrenstelsels die bekend staan als 'quasars'. De film onthult de schoonheid en complexiteit van het universum en toont hoogenergetische gebeurtenissen binnen en buiten de Melkweg, waaronder de explosie van een superzwaar zwart gat.
NASA's Fermi Space Telescope onthult een 14 jaar durende time-lapse-film die het dynamische universum onthult door middel van gammastraling. De film belicht de gammastraling van de Melkweg, zonnevlammen en verre sterrenstelsels die worden aangedreven door zwarte gaten. In de all-sky time-lapse-film, geproduceerd op basis van gegevens verkregen over een periode van veertien jaar, komt het universum tot leven. Tegen de achtergrond van hoge energiebronnen binnen en buiten de Melkweg flitst onze zon af en toe verblindend licht en snijdt stilletjes een pad door de hemel.
“De heldere en gestage gammastraling van de Melkweg wordt onderbroken door krachtige uitbarstingen van bijna-lichte jets, aangedreven door superzware zwarte gaten in de kernen van verre sterrenstelsels, die dagenlang aanhouden”, zegt Seth Digel, senior wetenschapper bij het SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Californië. "Deze dramatische uitbarstingen kunnen overal in de lucht voorkomen, miljoenen tot miljarden jaren geleden, en hun licht bereikte net Fermi toen we het observeerden."
Gammastraling is het meest energetische licht. De film toont de intensiteit van gammastraling met energieën van meer dan 200 miljoen elektronvolt, gedetecteerd door de Fermi Large Area Telescope (LAT) tussen augustus 2008 en augustus 2022. Ter vergelijking: zichtbaar licht heeft een energie tussen 2 en 3 elektronvolt. Helderdere kleuren markeren de locaties van sterkere bronnen van gammastraling.
In een film is het eerste dat je ziet een lichtbron die gestaag over het scherm buigt. "Dit is onze zon, en de beweging van het oppervlak weerspiegelt de jaarlijkse baanbeweging van de aarde rond de zon", zegt Judy Racusin, universitair hoofddocent bij Fermi.
In de meeste gevallen detecteren grote ruimtetelescopen de zon zwakjes, veroorzaakt door versnellende deeltjes die kosmische straling worden genoemd - botsingen met atoomkernen die de snelheid van het licht benaderen. Gammastraling ontstaat wanneer ze in aanraking komen met het gas van de zon en zelfs met het licht dat het uitstraalt. Soms wordt de zon echter plotseling helderder, waardoor krachtige uitbarstingen van energie ontstaan die zonnevlammen worden genoemd, waardoor onze ster voor korte tijd een van de helderste bronnen van gammastraling aan de hemel wordt.
De film toont de lucht vanuit twee verschillende perspectieven. Het rechthoekige beeld toont de hele hemel, gecentreerd in het midden van de Melkweg. Dit benadrukt het centrale vlak van de Melkweg, dat gammastraling uitzendt die wordt geproduceerd door kosmische straling die op interstellair gas en sterlicht valt. Daarnaast zijn er nog veel meer bronnen verspreid over de Melkweg, waaronder neutronensterren en supernovaresten. Boven en onder deze centrale band zien we het wijdere universum voorbij de Melkweg, vol heldere, snel veranderende lichtbronnen.
De meeste hiervan zijn eigenlijk verre sterrenstelsels, die beter kunnen worden bekeken vanuit verschillende perspectieven, gecentreerd op de noord- en zuidpool van de Melkweg. Elk van deze sterrenstelsels, bekend als blazars, heeft een zwart gat in het midden met een massa gelijk aan een miljoen zonnen of meer.
Op de een of andere manier produceren deze zwarte gaten extreem snel bewegende jets van materiaal, en we kunnen bijna recht in een van deze jets kijken, een perspectief dat hun helderheid en variabiliteit vergroot. "Dit vertelt ons dat er iets is veranderd in het vliegtuig", zei Racusin. "We observeren deze hemelbronnen regelmatig en waarschuwen andere telescopen in de ruimte en op de grond wanneer er iets interessants gebeurt. We moeten deze fakkels snel opvangen voordat ze verdwijnen, en hoe meer observatiegegevens we kunnen verzamelen, hoe beter we deze gebeurtenissen kunnen begrijpen."
Fermi speelt een sleutelrol in een zich uitbreidend netwerk van missies die samenwerken om deze veranderingen in het universum vast te leggen.
Veel van deze sterrenstelsels bevinden zich op zeer grote afstand. Het licht van een uitbarsting genaamd 4C+21.35 heeft bijvoorbeeld 4,6 miljard jaar afgelegd, wat betekent dat de uitbarstingen die we vandaag de dag zien, feitelijk plaatsvonden toen de zon en het zonnestelsel zich begonnen te vormen. Andere heldere sterren staan meer dan twee keer zo ver weg, en samen bieden ze een verbluffende momentopname van de activiteit van zwarte gaten in de kosmische tijd.
Veel van de kortstondige gebeurtenissen die Fermi bestudeerde, zoals gammaflitsen, de krachtigste explosies in het universum, zijn niet zichtbaar in time-lapse-fotografie. Dit is het resultaat van het verscherpen van het beeld door het verwerken van gegevens van meerdere dagen.
De Fermi Gamma-ray Space Telescope is een samenwerking op het gebied van astrofysica en deeltjesfysica, beheerd door Goddard. De Fermi-telescoop is ontwikkeld in samenwerking met het Amerikaanse ministerie van Energie, met belangrijke bijdragen van academische instellingen en partners in Frankrijk, Duitsland, Italië, Japan, Zweden en de Verenigde Staten.
Samengestelde bron: ScitechDaily