30 september 2020

Groep sterrenstelsels ontdekt die de donkere eeuwen van het vroege heelal deed veranderen

Impressie van de drie sterrenstelsels van EGS77, omgeven door bellen geïoniseerd waterstofgas. Credit: V. Tilvi et al./National Science Foundation’s Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/KPNO/AURA

Sterrenkundigen zijn erin geslaagd om een groep ver verwijderde sterrenstelsels te ontdekken, die omgeven zijn door ‘bellen’ van geïoniseerd waterstofgas. De sterrenstelsels bestonden al 680 miljoen jaar na de oerknal (die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond) en de waarneming laat voor het eerst sterrenstelsels zien die ervoor zorgden dat geleidelijk een eind kwam aan de ‘donkere eeuwen’ van het vroege heelal. Die periode begon al 380.000 jaar na de oerknal, toen op het moment van ‘het laatste oppervlak van de verstrooiing’ de temperatuur door de uitdijing van het heelal zodanig was afgekoeld (tot 3000 K), dat atoomkernen en elektronen konden combineren tot atomen en straling niet meer continu werd verstrooid, maar ongehinderd kon reizen in het heelal. Omdat er toen nog geen sterren en sterrenstelsels waren noemt men die periode de donkere eeuwen van het heelal en in die periode was alle gas elektrisch neutraal (positief geladen atoomkernen en negatief geladen elektronen leverden netto neutrale atomen op).

Deel van de EGS met linksonder de stelsels van EGS77 – zie ook de gelabelde versie hieronder. Credit: NASA, ESA, and V. Tilvi (ASU)

Toen de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden gingen die door hun sterke winden van ultraviolette straling het hen omringende neutrale waterstofgas ioniseren en dat zorgde er voor dat de elektronen de atoomkernen weer gingen verlaten en er geïoniseerd waterstofgas overbleef. Dat ioniseren ging in bellen, waarbij eerst de gebieden dichtbij de sterren(-stelsels) werden geïoniseerd en dat gebied steeds groter werd. Met de infraroodtelescoop NEWFIRM verbonden aan de  4-meter Mayall Telescoop van het Kitt Peak National Observatorium in de VS heeft men nu drie sterrenstelsels ontdekt, die gelegen zijn in dergelijke bellen van geïoniseerd waterstofgas. Ze komen voor in een gebied aan de hemel dat de EGS wordt genoemd, dat staat voor de Extended Groth Strip, een gebied in de sterrenbeelden Grote Beer en Ossenhoeder dat al in 2005 met de Hubble ruimtetelescoop is gefotografeerd. Het is een smalle strook aan de hemel, als je je arm uitstrekt nog geen halve vinger breed en er bevinden zich in die strook ongeveer 50.000 sterrenstelsels. Het gevonden drietal sterrenstelsels heet EGS77 en zij vormen het eerste bewijs van sterrenstelsels, die met hun UV-straling een einde maakte aan de ‘kosmische mist’. Alle drie de stelsels laten sterke emissielijnen in waterstof zien, die men Lyman alphastraling noemt (golflengte 121,6 nanometer) en op basis van de roodverschuiving van die straling (z=7,7) weet men dat de stelsels al 680 miljoen jaar na de oerknal voorkwamen. De bellen rondom de drie stelsels zijn ongeveer 2,2 miljoen lichtjaar in doorsnede, groot genoeg om elkaar te overlappen.

In de groene cirkels linksonder de drie stelsels van EGS77. Credit: NASA, ESA, and V. Tilvi (ASU)

Hieronder een video over de ontdekking van EGS77.

Het nieuws over de ontdekking van EGS77 werd deze week bekendgemaakt op de 235e bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Honolulu, Hawaï. Hier het vakartikel dat over EGS77 werd gepubliceerd.

Bron: Phys.org + NASA.

Speak Your Mind

*

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