19 juli 2024

Protocluster van sterrenstelsels omgeven door heet gas in de ‘kosmische middag’ van het heelal ontdekt

Impressie van een protocluster uit een simulatie. Geel is heet gas, blauw is koeler gas. Credit: The THREE HUNDRED Collaboration

Gebruikmakend van het W. M. Keck Observatorium op de berg Mauna Kea op Hawaí zijn sterrenkundigen er in geslaagd om een protocluster van sterrenstelsels te ontdekken, dat ingebed ligt in een grote wolk van heet gas. Het protocluster heet COSTCO-I en het kwam al elf miljard jaar geleden voor – ter vergelijking: het heelal is 13,8 miljard jaar oud. Het bestond op een moment in de evolutie van het heelal dat de sterrenkundigen de ‘kosmische middag’ (Engels: Cosmic Noon) noemen, het tijdperk dat de sterrenstelsels op het hoogtepunt waren van de productie van nieuwe sterren. Om sterren te kunnen laten ontstaan heb je koud waterstofgas in het intergalactisch medium nodig, niet warmer dan 10.000K. Maar wat ze bij COSTCO-I maten was toch iets anders: dat gas was tussen 100.000 en 10 miljoen K heet, meer iets wat ze een “Warm-Hot Intergalactic Medium” (WHIM) noemen en dat meer lijkt op het huidige intergalactische medium. Men denkt dat COSTCO-I een soort van kosmische intergalactische stoofpot was, een protocluster van 400 biljoen (!) keer de massa van de zon, ingebed in een hete deken van gas.

De waargenomen absorptie van waterstof in de buurt van COSTCO-I (boven) versus de voorspelde absorptie (onder). Zwarte stippen zijn sterrenstelsels en het centrum van COSTCO-I is met een ster aangegeven. De daar voorspelde absorptie is niet waargenomen. Credit: Dong et al.

Toen ze met de Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) van Keck een spectrum in ultraviolet licht van COSTCO-I namen zagen de sterrenkundigen wel iets vreemds. Normaal gesproken zou de grote massa en grootte van een protocluster als van COSTCO-I een schaduw moeten werpen wanneer ze worden bekeken in de golflengten die specifiek zijn voor neutraal waterstof, geassocieerd met het protoclustergas. Maar die schaduw van absorptie zagen ze niet. Het is dankzij die afwezigheid van de absorptie van neutraal waterstofgas dat ze konden vaststellen dat het gas heel heet moet zijn. De vraag is waarom COSTCO-I ingebed ligt in zo’n WHIM. Mogelijk dat botsingen van sterrenstelsels binnen de protocluster hier voor hebben gezorgd óf dat straalstromen van superzware zwarte gaten het gas hebben opgewarmd.

Meer informatie vind je in het vakartikel van Chenze Dong et al, Observational Evidence for Large-scale Gas Heating in a Galaxy Protocluster at z = 2.30The Astrophysical Journal Letters (2023).

Bron: Phys.org.

Share

Speak Your Mind

*