NGC 4945: testobject voor nieuwe camera blijkt kosmisch geweld

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).

Spiraalsterrenstelsel NGC 4945, gezien in optisch licht. De opname toont de kenmerkende stofbanen en roze gekleurde HII-gebieden, waar actieve stervorming plaatsvindt. Het beeld is 30 x 30 boogminuten groot. Foto: ESO. Klik hier om de foto zoombaar te openen, hier om deze op de hoogste resolutie te downloaden als printbaar .tif-bestand (65 MB) of hier voor als .jpg-bestand (7 MB).

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.

De zeer recent in gebruik genomen AMKID ver-infrarood camera, ontwikkeld door het Duitse Max Planck Institute for Radio Astronom (MPIfR), het Nederlands instituut voor ruimteonderzoek (SRON) en TU Delft. De camera, geïntergreerd in de APEX schotel van ESO in Chili, nam NGC 4945 in de afgelopen weken als testobject onder de loep, waarover wij afgelopen donderdag uitgebreid berichtten. Afbeelding: Reyes et al., A&A, 2026

Opname met de nieuwe AMKID-camera van het starburst-sterrenstelsel NGC 4945 op een afstand van ongeveer 3,8 Mpc (12,4 miljoen lichtjaar). Het ruisniveau van deze opname bedraagt 3,5 mJy. Beide opnames zijn afgevlakt (‘gesmooth’) tot een bundelgrootte van 20 boogseconden. Afbeelding: Reyes et al., A&A, 2026

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 opname van het centraler gelegen deel van NGC 4945; een detailweergave die is vastgelegd met Hubble’s Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) in zichtbaar en infrarood licht. De opname geeft astronomen weg dat er veel actief en snellend waterstofgas te vinden is nabij de centrale kern van het stelsel, duidend op ‘megamasers’. Foto rechts: European Southern Observatory; Hubble-opname links: NASA, ESA, en H. Falcke (Max Planck Institute for Radio Astronomy); beeldbewerking: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Röntgenopname van het centrum van NGC 4945, gemaakt met de Chandra-ruimtetelescoop. Het blauwe licht onthult de aanwezigheid van het superzware zwarte gat dat materie verslindt en intense straling uitzendt. De opname is overgelegd op een optisch beeld van de Very Large Telescope (VLT) van ESO. Foto: Röntgen: NASA/CXC/Univ degli Studi Roma Tre/A.Marinucci et al.; Optisch: ESO/VLT & NASA/STScI

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.

Samengestelde opname van het sterrenstelsel NGC 4945. De rode kegelvormige structuur in de inzet is een opname met het MUSE-instrument op de Very Large Telescope (VLT) en toont de krachtige uitstroom van materiaal die door het superzware zwarte gat wordt aangedreven. Deze wind is zo snel dat hij geheel aan het sterrenstelsel zal ontsnappen. Foto: ESO/C. Marconcini et al.

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.

Een gedetailleerd beeld van de buitenste schijf van NGC 4945, gemaakt met Hubble’s Advanced Camera for Surveys (ACS). De opname toont sterren en stofwolken in de spiraalarmen. De ACS-waarneming is aangevuld met zichtbaar- en infrarooddata van Hubble’s WFPC2 en van de VISTA-telescoop van ESO. Foto links: European Southern Observatory; Foto rechts: NASA, ESA, B. Williams (Universiteit van Washington), W. Li (Universiteit van California – Berkeley) en ESO; beeldbewerking: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

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.

De positie van NGC 4945 in de Hubble- en de Vaucouleurs-morfologische classificatie. Het sterrenstelsel valt in de klasse SB(s)cd: een balkspiraalstelsel zonder ringstructuur met losse spiraalarmen. Afbeelding: bewerkt naar Antonio Ciccolella / M. De Leo / CCA 3.0

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.

Schematische weergave van NGC 4945, gezien van boven het vlak van het sterrenstelsel. De tekening toont de centrumschijf (binnen een straal van circa 100 parsec ≈ 326 lj.) met daarin het actieve zwarte gat en de H₂O‑maserbron. De blauwe pijlen geven de gemodelleerde of observationeel gesuggereerde radiale gasstromen weer: een structuur van ongeveer 150 parsec lang (≈ 489 lj,) voert gas van grotere afstanden (tot circa 300 parsec ≈ 978 lj.) aan naar de nucleaire schijf, terwijl uitstromend gas vanuit de kern de buitenste delen van de schijf bereikt. Bron: Henkel et al., A&A 615, A155 (2018).

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. Het laat zien dat zelfs ‘nabije’ sterrenstelsels nog altijd verrassingen in petto hebben – en vormt een veelbelovende voorbode van wat de AMKID-camera gaat ontdekken wanneer deze zijn blik straks op de allereerste sterrenstelsels in het jonge heelal richt.

De afgelopen decennia zijn er prachtige foto’s gemaakt van interstellaire nevels, sterrenstelsels, planeten, andere hemellichamen en in de ruimtevaart. Ieder weekend halen we een indrukwekkende ruimtefoto uit het archief. Genieten van alle foto’s? Bekijk ze op deze pagina. Heb je zelf bijzondere (astro)foto’s die je wil delen met ons? Stuur ze in via ons mailadres o.v.v. ‘Ruimtefoto’!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: