4 december 2022

Laatste adem ruimtetelescoop blijkt doorbraak: “vreedzaam” gas in Perseuscluster

Voorstelling van Hitomi, de Japanse röntgensatellietCredit: JAXA

Röntgenwaarnemingen hebben onthuld dat het superhete gas in het Perseus-cluster in feite een heel vreedzame omgeving is. Deze verrassende ontdekking kwam voort uit de eerste en enige wetenschappelijke waarnemingen van de opgegeven Japanse ruimtetelescoop Hitomi. Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste door de zwaartekracht bijeengehouden structuren in het universum. Ze strekken zich uit over 6-30 miljoen lichtjaar en bestaan uit honderden tot duizenden sterrenstelsels. De stelsels zijn ingebed in een heet gas (1-10 miljoen graden Celsius). Hitomi – een ruimtetelescoop van de Japanse, Amerikaanse en Europese ruimtevaartorganisaties, uitgerust met behoorlijk wat technologie van SRON – is ontwikkeld om uiterst nauwkeurige röntgenspectra te maken, waarin fijne details te zien zijn. Zo kunnen sterrenkundigen informatie verkrijgen over de extreme temperatuur, chemische samenstelling en natuurkundige eigenschappen van astronomische objecten in het nabije en verre heelal.Na de succesvolle lancering in februari 2016 verloor de satelliet, waarvan de wetenschappelijke instrumenten prima werkten, echter onverwacht contact met de aarde. Als gevolg van een fout in het standregelsysteem begon Hitomi om zijn as te tollen, waarbij de ruimtetelescoop zijn zonnepanelen kwijt raakte. De ruimtetelescoop verloor daarmee het vermogen om zijn accu’s op te laden.

De Perseus cluster, gefotografeerd met Chandra. NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al

Eigenschappen van het superhete gas Een van de doelen van Hitomi was de eigenschappen te bepalen van het superhete gas dat te vinden is in de ruimte tussen de sterrenstelsel in clusters. Het Perseus-cluster is zo’n cluster, bestaand uit duizenden sterrenstelsels.  Uit eerdere röntgenwaarnemingen was al bekend dat zich in het hete gas lussen, bellen en rimpelingen bevinden (zie illustratie).In het centrum van het cluster bevindt zich een actief sterrenstelsel met een superzwaar zwart gat. Als gevolg van zijn ‘relativistische jets’, stromen van hoog-energetische deeltjes die zich met bijna de lichtsnelheid langs een loodrechte as van het zwarte gat af bewegen, heeft dit zwarte gat miljoenen jaren lang het omringende hete gas vormgegeven. Hierdoor zijn gigantische ‘bellen’ ontstaan die vele malen groter zijn dan het centrale sterrenstelsel zelf.”We hadden verwacht dat we met de hoge-resolutie spectroscopie van de temperatuurgevoelige detector (een calorimeter, red) van Hitomi turbulent gas zouden vinden,” zegt SRON-onderzoeker Jelle de Plaa,  co-auteur van het Nature-artikel en lid van het wetenschappelijke team van Hitomi. “Maar tot onze verrassing laten de gegevens overduidelijk zien dat het gaat om gas dat zich in een rustige, vreedzame toestand bevindt, en dat zich over een gebied van 100-200 lichtjaar uitstrekt.“Deze onverwachte ontdekking suggereert dat – hoewel het medium vaak moet worden verstoord door de activiteit van het centrale zwarte gat, rondklotsend gas en grootschalige gastransporten – grootschalige turbulentie niet zo makkelijk ontstaat. De turbulentie die wel ontstaat zal dan ook vrij snel wegebben.

Beeld van de kosmosDit eerste resultaat heeft belangrijke implicaties voor ons beeld van de kosmos,” zegt SRON-onderzoeker Elisa Costantini, ook co-auteur en lid van het wetenschappelijke team van Hitomi. “Kosmologen kunnen er nu op vertrouwen dat clusters van sterrenstelsel, die van grote afstand kunnen worden waargenomen, als ijkpunten kunnen worden gebruikt in kosmologische modellen. Deze modellen leunen op de geschatte massa van een cluster, die alleen kan worden gemeten als het gas niet erg turbulent is.“Het Hitomi-spectrum van het Perseus-cluster is ook op andere fronten spectaculair. Het biedt een nieuwe kijk op de dynamiek van het gas en laat ook de emissielijnen van zeldzame chemische elementen zien, belangrijk voor het bestuderen van het ontstaan van elementen in het universum. Bovendien stelt de rijkdom aan emissielijnen astrofysici in staat om de eigenschappen te bestuderen van het gas in gebieden met extreme temperature.Opvolger Door de goede eerste wetenschappelijke resultaten, worden nu al ideeën geopperd voor een opvolger van Hitomi. De opvolger kan binnen vijf jaar worden gelanceerd. De eerstvolgende geplande röntgenmissie die vergelijkbare waarnemingen kan doen is de Athena-missie (ESA), met een geplande lancering in 2028. Deze missie maakt gebruikt van Nederlandse technologie voor zijn detectoren en optisch systeem. Sterrenkundigen vinden de periode tussen Hitomi en Athena, wachtend op nieuwe doorbraken in de hoge-energieastrofysica, te lang.Bron: SRON.

Comments

  1. Nog even een aanvulling: de laatste adem van Hitomi heeft nog iets opgeleverd, namelijk dat er in de Perseus cluster GEEN 3,5 KeV lijn in het spectrum te zien is. Die lijn was bij eerdere metingen wel te zien en sommigen dachten dat de lijn een gevolg is van annihilerende donkere materiedeeltjes. Maar dat blijkt dus allemaal loos alarm te zijn, geen 3,5 KeV lijn uit Perseus. Zie: https://telescoper.wordpress.com/2016/07/26/the-3-5-kev-line-that-wasnt/ Snif snif, hoe jammer dat Hitomi al zo snel het loodje heeft gelegd. 🙁

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: