Site pictogram Astroblogs

Gas in grootschalige structuren in het heelal afgelopen acht miljard jaar drie keer zo heet geworden

Boven: de temperatuursontwikkeling in het heelal de afgelopen 11 miljard jaar, onder: de ontwikkeling van de grootschalige structuren in dezelfde periode. Credit: D. Nelson / Illustris Collaboration.

Sterrenkundigen hebben ontdekt dat het hete gas dat zich bevindt in de grootschalige structuren van het heelal – dat is het kosmische web van de (super-)clusters van sterrenstelsels – afgelopen acht miljard jaar maar liefst drie keer heter is geworden. De temperatuur van elektronen in dat gas was 8 miljard jaar geleden (roodverschuiving z=1) 700.000 K, nu (z=0) is dan maar liefst 2 miljoen K. Yi-Kuan Chiang (Ohio State University) en z’n team hebben dit ontdekt door te kijken naar de gegevens die verzameld zijn met de Planck satelliet en de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), de eerste keek naar de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels: CMB), de tweede naar licht en spectra van sterrenstelsels. Door die gegevens te combineren kregen ze een indruk van de thermische druk rondom sterrenstelsels. Daarmee waren ze in staat om het zogeheten “Sunyaev-Zeldovich” (SZ) effect te meten, een effect dat voorspeld in 1972 werd door twee Russische sterrenkundigen,  Rashid Sunyaev en Yakov Zel’dovich.

Het SZ-effect. Credit: Argelander Institut für Astronomie.

Dat tweetal betoogde dat fotonen die van de CMB afkomstig zijn – welke zo’n 380.000 jaar na de oerknal ontstond op het moment dat het heelal door z’n expansie zo ver was afgekoeld dat de fotonen vrij konden bewegen – onderweg richting de aarde beïnvloed worden door de massa van de clusters van sterrenstelsels die ze passeren. Door de zogenaamde ‘omgekeerde Compton verstrooiing‘ zorgen de electronen in die clusters er voor dat de energie van de fotonen een tikkeltje verandert. De intensiteit van het SZ-effect is gekoppeld aan de thermische druk van het gas en die is weer gekoppeld aan de temperatuur van de elektronen. En zo kon men de temperatuur van de elektronen in de ‘Large Scale Structures’ (LSS) van afgelopen 8 miljard jaar meten – hieronder de grafiek met de resultaten.

Credit: Chiang, Makiya, Ménard and Komatsu, Astrophysical Journal, 902, 56 (2020).

Hier het vakartikel over het onderzoek aan de temperatuur van het hete gas, verschenen in the Astrophysical Journal. Bron: Kavli Instituut/IPMU.

Mobiele versie afsluiten