12 augustus 2020

Sterrenstelsel op heterdaad betrapt op het ioniseren van zijn omgeving – een belangrijke doorbraak binnen de kosmologie

Hubble-opname van het sterrenstelsel in kwestie. Credits: NASA/ESA.

Astronomen hebben een sterrenstelsel met een bijzondere “lichtkracht” op heterdaad betrapt op het ioniseren van zijn omgeving, slechts 800 miljoen jaar na de oerknal. Het bestuderen van de eerste sterrenstelsels die zo’n 13 miljard jaar geleden ontstaan zijn is van essentieel belang voor ons begrip van de geschiedenis van de kosmos.

Eén van de belangrijkste discussiepunten binnen de kosmologie is de herkomst van de “kosmische ionisatie“, waarbij de atomen van het (oorspronkelijk neutrale en ondoorzichtige) intergalactische gas van hun elektronen zijn gestript, een proces dat ionisatie wordt genoemd. Hierbij werd het heelal langzaam doorzichtig voor licht en dat is maar goed ook, anders had sterrenkunde maar saai geweest.

Kosmische ionisatie is vergelijkbaar met een onopgeloste moordzaak. We hebben duidelijk bewijs gevonden, maar wie heeft het gedaan, en wanneer? We hebben nu sterke aanwijzingen dat het ioniseren van het kosmische waterstof circa 13 miljard jaar geleden moet zijn voltooid, dus binnen de eerste miljard jaar van de geschiedenis van het universum. Hierbij zijn bubbels van geïoniseerd gas langzaam gaan uitdijen, om elkaar uiteindelijk te overlappen.

Langzaam uitdijende bellen van geïoniseerd waterstofgas hebben langzaam het heelal geheel doorzichtig gemaakt. Credit: Aspen Center for Physics.

De objecten die verantwoordelijk zijn voor de kosmische ionisatie zijn echter niet bekend. De belangrijkste verdachten zijn een grote populatie van kleine sterrenstelsels waarbij 10% van het totale aantal energierijke fotonen (lichtdeeltjes) naar buiten is gelekt, of juist een veel kleiner aantal “oligarchen” van lichtkrachtige sterrenstelsel waarbij niet minder dan 50% (!) van alle fotonen ontsnapt zijn richting het intergalactische medium.

De detectie van fotonen van “aangeslagen” (of geëxciteerde) atomen wordt meestal gedaan door te kijken naar de specifieke Lyman-Alpha straling die dergelijke atomen gebruikelijk afgeven. Dit soort detecties zijn zeldzaam, aangezien sterrenstelsels tijdens dit tijdperk vaak nog omhuld worden door wolken van neutraal waterstofgas, die de karakteristieke waterstof-emissie maskeren.

Aan de andere kant is het wél waarnemen van dit waterstofsignaal de “smoking gun” voor het bestaan van een grote geïoniseerde bubbel, hetgeen betekent dat we een sterrenstelsel op heterdaad betrapt hebben op het ioniseren van zijn omgeving. De gemiddelde grootte van deze bubbels en de totale lichtkracht van dergelijke sterrenstelsels moeten uitwijzen of zij de enige daders zijn, of dat er andere handlangers bij deze “misdaad” betrokken zijn.

Publicatie

‘Double-Peaked Lyman-Alpha Emission at z = 6.803: A Reionisation-Era Galaxy Self-Ionising Its Local H II Bubble’,  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Bron: European Astronomical Society (via Phys.org)

Speak Your Mind

*

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