2 april 2020

Wat is het zwaarste object in het heelal? De Halo Mass Function (HMF) vertelt ‘t ons

Is de ‘El Gordo cluster’ met een massa van 2 x 10^15 zonsmassa en een roodverschuiving van z = 0,87 het zwaarste object in het heelal? Credit: ESA/NASA

Mijn blog over de bewegingen van 1400 sterrenstelsels in het lokale deel van het heelal maakte duidelijk dat de Virgo cluster van sterrenstelsels een zwaargewicht is. Alles binnen een straal van 40 miljoen lichtjaar ontkomt niet aan de gravitationele greep van het cluster, waar al meer dan duizend sterrenstelsels toe behoren en dat als middelpunt het elliptische cD-stelsel M87 heeft. Zoals ik schreef is de massa van de Virgo cluster pakweg 600 biljoen zonsmassa, zegge en schrijvens 600.000.000.000.000 of 6 x 10^14 keer zo zwaar als de zon – ding dong, dat klinkt héél zwaar, massief, heavy. Maar betekent dat ook dat het Virgo cluster het zwaarste cluster in het heelal is en daarmee het zwaarste (gravitationeel gebonden) object in het heelal? Om die vraag te beantwoorden hebben sterrenkundigen een mooi theoretisch instrument in handen en wel de zogeheten Halo Mass Function (HMF). Die beschrijft de verdeling van halo’s donkere materie boven een bepaalde massalimiet bij een bepaalde roodverschuiving (lees: afstand) per eenheid volume. Hieronder zie je de HMF voor twee roodverschuiving, z=1,2 (de blauwe doorgetrokken lijn) en z=1,6 (de blauwe gestippelde lijn).

credit : HMFCalc.

Hét kosmologische model van dit moment is het Lambda-CDM model, dat uitgaat van het bestaan van donkere energie (Lambda – Einstein’s Kosmologische Constante) en koude donkere materie (Cold Dark Matter, CDM). Pas je de HMF toe in dat model en kijk je naar de verschillende groottes waarop je naar de sterrenhemel kijkt (van 11 vierkante graad tot de gehele hemel, 41.000 vierkante graad groot) dan krijg je verschillende resultaten voor het zwaarst mogelijke object, zoals te zien in de volgende afbeelding.

Credit: D.E. Holz and S. Perlmutter

Uit de berekeningen van de HMF in het Lambda-CDM model blijkt dat het zwaarste object 4 x 10^15 zonsmassa zwaar moet zijn, gelegen op een afstand van z =0,22 (3,6 miljard lichtjaar van ons verwijderd). OK, tot zover de theorie. Dan de praktijk. De hemel wordt middels diverse ‘surveys’ wereldwijd bestudeerd en in twee ervan, de ROSAT (een zogeheten all-sky survey) en SPT-SZ (die 1/8e van de hemel in de gaten houdt) is een potentiële kandidaat gevonden die perfect past bij het theoretische predikaat ‘zwaarste object van het heelal’ te weten…. Abell 2163. Da’s een cluster van sterrenstelsels met een roodverschuiving z=0,2 en een massa van welgeteld 3,4 +- 0,8 x 10^15 zonsmassa. Nou, dat komt toch bijna overeen met het theoretische maximum, verkregen volgens de HMF. Hieronder zie je ‘m, het allerzwaarste object van het heelal, de cluster Abell 2163, bijna zes keer zo zwaar als de Virgo cluster. En daarmee is ‘ie dus ook zwaarder dan El Gordo, die je helemaal bovenaan ziet.

Abell 2163, opname gemaakt met de VLT/FORS (Credit: Miguel Verdugo).

Bron: Astrobites.

Comments

  1. HHmm..
    Dit artikel gaat over iets heel anders dan ik verwacht had.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: