Wanneer we ’s nachts naar de sterrenhemel kijken, zien we duizenden lichtpuntjes. Met een telescoop worden dat er miljoenen, en ontdekken we ook talloze sterrenstelsels: majestueuze verzamelingen van honderden miljarden sterren, gas en stof. De meeste van die stelsels lijken rustig te zijn, maar een kleine minderheid vertoont een veel woeliger karakter. Sommige daarvan behoren tot een intrigerende klasse: de Seyfertsterrenstelsels. Deze bijzondere sterrenstelsels lijken op het eerste gezicht gewone spiraalstelsels, zoals onze Melkweg, maar ze hebben een kern die uitzonderlijk helder straalt en ongebruikelijke eigenschappen vertoont. Hun ontdekking en de studie ervan hebben ons begrip van actieve sterrenstelselkernen en superzware zwarte gaten diepgaand veranderd.
Seyfertsterrenstelsels maken deel uit van een bredere familie van actieve sterrenstelsels. Hiertoe behoren ook quasars, die nog veel helderder zijn en vaak op kosmologische afstanden worden gevonden. In feite worden Seyferts vaak beschouwd als de nabije, minder extreem stralende tegenhangers van quasars. Waar quasars miljarden lichtjaren van ons verwijderd zijn, bevinden Seyfertstelsels zich relatief dichtbij, op tientallen tot honderden miljoenen lichtjaren. Daardoor zijn ze gemakkelijker te bestuderen in detail en spelen ze een cruciale rol in het ontrafelen van de fysica van actieve kernen.
De ontdekking door Carl Seyfert
De naam “Seyfertstelsel” is afkomstig van de Amerikaanse astronoom Carl Keenan Seyfert. In 1943 publiceerde hij een baanbrekend artikel waarin hij een groep van zes sterrenstelsels beschreef met bijzonder heldere kernen en opvallende emissielijnen in hun spectra. Een spectrum laat zien uit welke golflengten het licht van een hemelobject bestaat. Gewone sterrenstelsels tonen doorgaans een spectrum dat lijkt op een combinatie van de spectra van miljarden sterren, met absorptielijnen van elementen zoals waterstof, natrium en calcium. De stelsels die Seyfert bestudeerde, daarentegen, vertoonden juist felle emissielijnen van geïoniseerd gas, een teken dat er extreem energierijke processen gaande waren in hun centra. Hoewel het artikel in eerste instantie weinig aandacht kreeg, werd het later erkend als het begin van een geheel nieuw onderzoeksveld binnen de astrofysica: de studie van actieve sterrenstelselkernen (AGN’s, Active Galactic Nuclei). Seyfertsterrenstelsels zijn sindsdien uitgegroeid tot een van de belangrijkste laboratoria om deze extreme verschijnselen te bestuderen.
Eigenschappen van Seyfertsterrenstelsels
In zichtbaar licht lijken Seyfertsterrenstelsels verrassend gewoon. Ze zijn meestal spiraalstelsels met armen vol gas, stof en stervorming, net als de Melkweg. Het opvallende verschil zit in de kern: die straalt vele malen helderder dan de rest van het stelsel en kan soms bijna evenveel licht produceren als alle sterren samen. De kern van een Seyfertstelsel vertoont uitgesproken emissielijnen van geïoniseerde elementen zoals waterstof, zuurstof en stikstof. Deze lijnen ontstaan doordat gas in de directe omgeving van de kern extreem heet wordt en wordt aangestraald door krachtige straling.
Astronomen onderscheiden grofweg twee typen:
- Type I Seyferts: tonen zowel smalle als brede emissielijnen, wat duidt op gas dat zich op verschillende afstanden en snelheden rond de kern bevindt.
- Type II Seyferts: vertonen voornamelijk smalle lijnen, waarschijnlijk omdat delen van de kern door stof en gas aan ons zicht onttrokken zijn.
Dit verschil wordt tegenwoordig vaak verklaard door de zogeheten unificatietheorie, die stelt dat Seyfertstelsels in wezen hetzelfde zijn, maar dat wij ze vanuit verschillende kijkhoeken waarnemen.
Energiebron: superzware zwarte gaten
De consensus is dat de energie van Seyfertsterrenstelsels voortkomt uit een superzwaar zwart gat in hun centrum, met massa’s van miljoenen tot honderden miljoenen zonnen. Wanneer gas en stof in de buurt van het zwarte gat vallen, vormt zich een gloeiend hete accretieschijf. Het gas in deze schijf kan temperaturen bereiken van miljoenen graden en straalt daarom enorme hoeveelheden elektromagnetische straling uit, van radiogolven tot röntgenstraling. Dit verklaart de intense helderheid van Seyfertkernen. Daarnaast kan een deel van de materie langs de polen van het zwarte gat worden weggeblazen in de vorm van krachtige jets en winden, die ook bijdragen aan de emissie die wij waarnemen.
Enkele voorbeelden van Seyfertsterrenstelsels:
- NGC 1068 (Messier 77): In het sterrenbeeld Walvis (Cetus). Dit is waarschijnlijk het beroemdste Seyfertsterrenstelsel en een prototypisch voorbeeld van een Type II Seyfert. Het is helder genoeg om al met middelgrote amateurtelescopen te zien.
- NGC 4151: In het sterrenbeeld Jachthonden (Canes Venatici). Dit stelsel wordt soms de “Oog van Sauron” genoemd en is een van de best onderzochte Type I Seyferts.
- NGC 1275 (Perseus A): In het sterrenbeeld Perseus. Bekend als een radiobron en centraal gelegen in de Perseus-cluster. Het is een complex systeem dat zowel Seyfert-achtige als actieve radiostraal-eigenschappen vertoont.
- NGC 7469: In het sterrenbeeld Pegasus. Een Seyfertstelsel met een opvallende ring van stervorming rond de actieve kern, waardoor het een interessant doelwit is voor zowel optische als infraroodwaarnemingen.
- NGC 3227: In het sterrenbeeld Leeuw (Leo). Een Seyfertstelsel dat in interactie staat met het nabije sterrenstelsel NGC 3226, wat duidelijke verstoringen en extra activiteit veroorzaakt.
- Circinusstelsel: In het sterrenbeeld Cirkelpasser (Circinus), relatief dichtbij op ongeveer 13 miljoen lichtjaar afstand. Het is een van de meest nabije Seyfertstelsels en daardoor een geliefd object voor diepgaand onderzoek.
