Foto’s maken duidelijk dat de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal een onrustige start kende

Credit: SHARDS research team

Een internationaal team van sterrenkundigen van de Universiteit van Nottingham en het Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) heeft gebruik makend van gegevens die zijn verzameld met de Hubble Space Telescope (HST) en de Gran Telescopio Canarias (GTC) kunnen vaststellen dat de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal een onrustige start heeft gekend. Met beide telescopen zijn gebieden aan de hemel uitgebreid bestudeerd, de zogeheten Frontier Fields, waarin kleine, maar zeer ver verwijderde sterrenstelsels te zien zijn. De vraag is hoe die formatie van de eerste sterrenstelsels in het heelal begon, als iets geleidelijks dat steeds groter werd, als een continue groei van sterren die samen de eerste sterrenstelsels vormden, of als iets dat met horsten en stoten ging en met meer geweld gepaard ging, zoals kleine stelsels die botsten tot grotere stelsels? Het team van sterrenkundigen is verbonden aan de zogeheten Survey for high-z Red and Dead Sources (SHARDS) en daarbij probeerden ze gebruikmakend van de HST en GTC én de zwaartekrachtlenzen die de natuur zelf biedt meer te weten te komen over de vorming van de vroegste sterrenstelsels. Uit het onderzoek van de gegevens, waarbij men in staat was de emissielijnen van de dwergstelsels te zien in de twee frontier fields Abell 370 en MACS J1149.5+2223, komt naar voren dat die vorming er één was van Stop ’n Go, van afwisselende periodes van intensieve stervorming afgewisseld met pauzes van non-activiteit. Vermoedelijk speelden botsingen géén rol in die intensievere periodes, maar is er door één of andere oorzaak meer toevoer van gas, waardoor de stervorming toeneemt. Met de James Webb Space Telescope, die in december wordt gelanceerd, wil men het onderzoek verder brengen. Hier is het vakartikel over het onderzoek, in december te verschijnen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Universiteit van Nottingham.

Nog even over die ‘gesmolten ring’

Credit: ESA/Hubble & NASA, S. Jha

December vorig jaar net na de Kerst had ik hier het bericht over GAL-CLUS-022058s, een sterrenstelsel mét zwaartekrachtlens gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Oven (Fornax), beter bekend onder z’n bijnaam, de gesmolten ring. De foto van dat sterrenstelsel is onlangs nader bestudeerd en dat heeft meer informatie opgeleverd over het ‘gelensde’ sterrenstelsel, gelegen achter GAL-CLUS-022058s, dat door de zwaartekrachtwerking als een verbogen, gesmolten ring te zien is. Die analyse heeft laten zien dat dat achterliggende stelsel maar liefst 9,4 miljard lichtjaar van ons verwijderd is (roodverschuiving z=1,47) Dat kon men vaststellen dankzij de moleculaire wolken in het gelensde stelsel, waarin nieuwe sterren worden geboren en waarvan men de roodverschuiving kon meten. Dankzij zo’n zwaartekrachtlens, waarvan het bestaan werd voorspeld door Albert Einstein op grond van z’n Algemene Relativiteitstheorie uit 1915, wordt niet alleen het licht van zo’n achterliggend sterrenstelsel verbogen, maar ook versterkt. De analyse van de foto heeft laten zien dat het beeld van het stelsel maar liefst twintig keer versterkt is. Dat heeft er voor gezorgd dat Hubble in dit geval net zo goed werk deed als mogelijk is met een 48 meter (!) telescoop vanaf de aarde. Hier het vakartikel over de nadere analyse van de foto van de gesmolten ring.

Bron: ESA/Hubble.

ALMA en Hubble zien zware sterrenstelsels in het vroege heelal met een lege ‘brandstoftank’

De cluster MACSJ 0138 met daarom heen zwaartekrachtlezen. In die lenzen is één van de zes onderzochte stelsels te zien, de rode stip. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello (NRAO), STScI, K. Whitaker et al

Ze worden in het Engels ‘quenched galaxies’ genoemd, sterrenstelsels die gestopt zijn met stervorming doordat ze niet beschikken over grote hoeveelheden koud waterstofgas, dé brandstof voor stervorming. Het vreemde is dat ze in het kader van het zogeheten REsolving QUIEscent Magnified galaxies at high redshift (REQUIEM) programma met de ALMA radiotelescoop in Chili én de Hubble ruimtetelescoop zes van die sterrenstelsels met een lege brandstoftank hebben ontdekt in het vroege heelal, zo’n drie miljard jaar na de oerknal. Dat is vreemd omdat je juist in dat vroege heelal heel veel brandstof verwacht, koud waterstofgas. Normaal gesproken zouden zelfs ALMA en Hubble de zes stelsels niet in detail hebben kunnen zien, maar dankzij de werking van tussen de aarde en de zes stelsels liggende clusters van sterrenstelsels die zorgden voor zwaartekrachtslenzen, kon men in de zes stelsels zien hoeveel de voorraad waterstof was. En die bleek er niet te zijn – de zes ‘dode’ sterrenstelsels hadden een lege brandstoftank.

Twee andere clusters van sterrenstelsels met in dhun zwaartekrachtlenzen enkele “quenched galaxies”. Credits: Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

Het kan zijn dat de stelsels geen toevoer meer hebben van ‘primordiaal’ waterstof, dat is waterstof uit de vroegste periode van het heelal. Maar wellicht dat superzware zwarte gaten in de centra van de stelsels verantwoordelijk zijn, doordat ze veel energie uitstralen en er voor zorgen dat het waterstof te heet is om sterren te vormen (juist koud waterstofgas is dé brandstof voor stervorming). Dat zorgt er dus voor de de brandstoftank met koude waterstof leeg blijft. De vraag is wel hoe het komt dat de stelsels in de eerste miljard jaar van hun bestaan pakweg 100 miljard sterren konden vormen en dat die stervorming plotseling stokte. En waarom bij hun wel en bij andere stelsels niet? Toekomstig onderzoek moet daar antwoord op geven. In Nature werd er een vakartikel aan gewijd. Bron: NASA + NRAO.

In stof gehulde sterrenstelsels uit de tijd van de kosmische dageraad ontmaskerd

 Artist’s impression van een van de nieuw ontdekte diep in het stop verborgen sterrenstelsels. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope.

Astronomen hebben bij toeval twee in dik stof verscholen sterrenstelsels ontdekt die zijn ontstaan in de tijd dat het heelal nog maar 5% van zijn huidige leeftijd had. Het internationale team, met een aantal Leidse astronomen, onderzocht de gegevens van jonge, verre sterrenstelsels die met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zijn waargenomen. Ze zagen onverwachte emissies uit schijnbaar lege gebieden in de ruimte. Nader onderzoek bevestigde dat deze afkomstig zijn van twee tot nu toe onontdekte sterrenstelsels, verborgen in een dikke laag kosmisch stof. Deze ontdekking suggereert dat er nog meer van dit soort sterrenstelsels in het vroege heelal verborgen zitten. Het onderzoeksresultaat wordt deze week gepubliceerd in Nature.

Als astronomen diep in de nachtelijke hemel turen, zien ze hoe het heelal er lang geleden uitzag. Doordat de snelheid van het licht eindig is, kunnen ze door de verste sterrenstelsels te bestuderen miljarden jaren in het verleden kijken, toen het heelal nog heel jong was en sterrenstelsels pas net sterren begonnen te vormen. De bestudering van dit vroege heelal is een grote uitdaging in de astronomie en is van essentieel belang voor de ontwikkeling van nauwkeurige en consistente astrofysische modellen. Een belangrijk doel van de wetenschappers is alle sterrenstelsels in de eerste miljard jaar van de kosmische geschiedenis te identificeren en de snelheid te meten waarmee zij groeiden door de vorming van nieuwe sterren.

In de afgelopen decennia zijn diverse pogingen ondernomen om verre sterrenstelsels waar te nemen die worden gekenmerkt door elektromagnetische straling die sterk roodverschoven (verschoven naar langere golflengten) is voordat hij de aarde bereikt. Tot nu toe is de kennis van vroege sterrenstelsels vooral gebaseerd op waarnemingen met de Hubble-ruimtetelescoop, die hun ultraviolette (UV) emissie onderzoekt.

Recentelijk zijn astronomen ook begonnen met de bestudering van verre sterrenstelsels op submillimetergolflengten met behulp van de ALMA-telescoop in het noorden van Chili. Met name de ‘stoffige’ sterrenstelsels kunnen met ALMA worden bestudeerd die Hubble over het hoofd ziet omdat het stof de UV-emissie absorbeert. Aangezien ALMA op submillimetergolflengten waarneemt, kan het deze sterrenstelsels wel detecteren.

Een schematische weergave van de resultaten. Op de nabij-infraroodopname van de Hubble-ruimtetelescoop (links) is iets onder het centrum een sterrenstelsel te zien. Dit is een typisch jong sterrenstelsel, zoals te zien is op de artist’s impression rechtsonder. ALMA heeft een tot nu toe onontdekt sterrenstelsel onthuld, dat diep in het stof begraven ligt (artist’s impression rechtsboven) in een gebied waar de Hubble-ruimtetelescoop niets kon zien. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope.

In een groot programma dat REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey) heet, gebruiken astronomen ALMA om de emissies van 40 sterrenstelsels waar te nemen uit de tijd van de kosmische dageraad. REBELS wordt geleid door de Leidse astronoom Rychard Bouwens (zie https://www.astronomie.nl/nieuws/rychard-bouwens-krijgt-groot-onderzoeksprogramma-op-alma-telescoop-1392?month=7). Bij de analyse van deze dataset merkten de astronomen sterke emissies op van stof en enkelvoudig geïoniseerde koolstof op posities die ver verwijderd waren van de oorspronkelijke doelstelsels. Tot hun verbazing konden zeer gevoelige instrumenten zoals Hubble en de Japanse Subaru-telescoop geen UV-emissie op deze locaties detecteren. Om deze mysterieuze signalen te begrijpen, hebben ze de zaak verder onderzocht.

In het artikel dat deze week wordt gepubliceerd in Nature, presenteren zij een grondige analyse waaruit blijkt dat deze onverwachte emissies afkomstig zijn van twee voorheen onbekende sterrenstelsels die zich in de buurt van de twee oorspronkelijke REBELS-doelen bevinden. Deze sterrenstelsels zijn niet zichtbaar in het UV of in zichtbaar licht doordat ze bijna volledig aan het zicht worden onttrokken door kosmisch stof.  Een van deze sterrenstelsels is het verste door stof verduisterde sterrenstelsel dat tot nu toe is ontdekt. “Deze vondst laat zien wat de kracht is van grote programma’s zoals REBELS,” aldus Bouwens.

Het meest verrassende aan deze toevalstreffer (serendipity in het Engels) is dat de nieuw ontdekte sterrenstelsels, die meer dan 13 miljard jaar geleden zijn gevormd, helemaal niet vreemd zijn in vergelijking met typische sterrenstelsels uit dezelfde periode. “Deze nieuwe sterrenstelsels werden niet gemist doordat ze extreem zeldzaam zijn, maar alleen doordat ze volledig in stof zijn gehuld,” legt coauteur Sander Schouws (PhD-student aan de Sterrewacht Leiden) uit. Het is echter ongebruikelijk om zulke stoffige sterrenstelsels te vinden in deze periode van het heelal (minder dan 1 miljard jaar na de oerknal), wat suggereert dat de huidige telling van de vroege sterrenstelsels hoogstwaarschijnlijk onvolledig is, en vraagt om nieuwe, diepere surveys. “Het is zelfs mogelijk dat we tot nu toe één op de vijf sterrenstelsels in het vroege heelal hebben gemist”, voegt Schouws toe.

De onderzoekers verwachten dat de nieuwe mogelijkheden van de James Webb Space Telescope (JWST) en de sterke synergie met ALMA in de komende jaren tot aanzienlijke vooruitgang op dit gebied zullen leiden. Eerste auteur Yoshinobu Fudamoto (Waseda Universiteit/NAOJ, Japan): “Het vervolledigen van onze telling van vroege sterrenstelsels met de momenteel ontbrekende door stof bedekte sterrenstelsels, zoals die nu zijn gevonden, is een van de belangrijkste doelstellingen van JWST- en ALMA-surveys in de nabije toekomst.” Bron: Astronomie.nl.

Zelfwisselwerkende donkere materie: een betere vernietiger van sterrenstelsels

Galaxy cluster MACS J0647.7+7015. Credit: NASA, ESA, and M. Postman and D. Coe (Space Telescope Science Institute), and the CLASH team

“De grootste structuren in het Universum worden niet geleidelijk groter. Eerder gebeurt dit op een epische wijze, waarbij sterrenstelsels of zelfs grotere clusters van sterrenstelsels heftig tegen elkaar botsen. Dit botsen beïnvloedt het sterrenstelsel enorm: er vindt een plotselinge golf van stervorming plaats waarna het sterrenstelsel voorgoed uitdooft, om nooit meer sterren te produceren. Interstellaire wind in de cluster blaast al het overgebleven gas het sterrenstelsel uit in een proces dat bekend staat als ‘ram-pressure stripping’. Ten slotte wordt de donkere materie van het sterrenstelsel langzaam weggetrokken (de ‘stripping’) en samengevoegd met de donkere materie van de cluster. Hierna is er niks meer over van het botsende sterrenstelsel, alle onderdelen zijn opgeslokt door de altijd hongerige en groeiende cluster.”

Het lijkt er nu op dat de zogeheten ‘zelfwisselwerkende donkere materie’ (Self-Interacting Dark Matter, SIDM) beter is in het vernietigen van sterrenstelsels dan koude donkere materie (Cold Dark Matter, CDM) volgens het Standaard Model. Meer daarover weten? Lees dan hier het hele artikel, dat oorspronkelijk geschreven is door Luna Zagorac voor de Astrobites en dat vertaald is door Iris van Gemeren en bewerkt door Matthijs van der Wild

Deel van de ‘ontbrekende materie’ blijkt te zitten in galactische winden

Credit: Johannes Zabl

Over de ontbrekende materie hebben we het hier vaker gehad. Nee, het gaat dan niet om donkere materie die we niet direct kunnen zien, maar om doodgewone materie, die bestaat uit wat men ‘baryonen’ noemt, waarvan de bekendste voorbeelden de protonen en neutronen zijn. Uit waarnemingen en berekeningen blijkt dat maar liefst 80% van de baryonische materie vermist wordt, Afgelopen jaren is al een deel ervan gevonden, o.a. in de vorm van waterstofsneeuw en in het kosmische web. En nu is weer een deel van de ontbrekende materie gevonden en wel in de zogeheten galactische winden. Een internationaal team van sterrenkundigen heeft met behulp van het MUSE [1]MUSE staat voor het Multi Unit Spectroscopic Explorer instrument, een 3D spectrograaf. verbonden aan de Very Large Telescopes (VLT) van de ESO in Chili gekeken naar het sterrenstelsel genaamd Gal 1. Dat stelsel staat vlakbij een quasar, die ‘m als ware het een vuurtoren fel verlicht, zodat alles wat er in en om Gal 1 gebeurt goed te zien is. Dankzij die exta belichting was men in staat om met MUSE goed de interactie te volgen tussen het stelsel Gal 1 en z’n directe omgeving, waar zich een grote intergalactische wolk van gas en stof bevindt. In het sterrenstelsels vinden supernovae plaats en die zorgen er voor dat er materie vanuit het sterrenstelsel naar buiten stroomt in de vorm van galactische winden. Die voeden op hun beurt de wolken buiten het sterrenstelsel. De wolk bij Gal 1 bleek magnesium uit te zenden én te absorberen en daar kon men een gedetailleerde kaart van maken (hierboven, de middelste foto in blauw). Uit het onderzoek komt naar voren dat maar liefst 80 tot 90% van de gewone, baryonische materie zich bevindt in intergalactische wolken zoals die bij Gal 1. De meeste baryonische materie zit dus buiten de sterrenstelsels, hetgeen je niet verwacht. Het gaat dan ook om zeer lichtzwakke materie, die alleen door foefjes van de natuur, zoals de verlichting door een nabije quasar, kan worden gedetecteerd. Hier is het vakartikel over het onderzoek aan Gal 1, verschenen in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Bron: Science Daily.

References[+]

References
1 MUSE staat voor het Multi Unit Spectroscopic Explorer instrument, een 3D spectrograaf.

Supernova Requiem zagen we drie keer in 2016 en in 2037 zien we ‘m vermoedelijk weer

Links in de cirkels de drie beeldjes van supernova Requiem in 2016. Recht in de gele cirkel bovenin de plek waar de supernova in 2037 vermoedelijk te zien zal zijn. Credits: IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI)

Ze noemen ‘m supernova Requiem, de supernova die in 2016 door Hubble ontdekt werd in de cluster van sterrenstelsels MACS J0138.0-2155, vier miljard lichtjaar van ons vandaan. De supernova zelf bevindt zich nog verder van de aarde, die staat op maar liefst tien miljard lichtjaar, vanaf de aarde gezien recht achter die cluster. Ik heb er eerder over geschreven, maar toen had de supernova nog geen officiële naam, behalve de catalogusnaam AT2016jka. Nu dus wel, genoemd naar het Hubble programma REsolved QUIEscent Magnified Galaxies (REQUIEM), dat bedoeld is om ver verwijderde sterrenstelsels te bestuderen, waarvan het licht door middel van zwaartekrachtlenzen van tussenliggende (clusters van) sterrenstelsels versterkt en verbogen wordt. Hieronder wat ik eerder over de supernova schreef.

Het gaat hier om supernova AT2016jka, die in 2016 door de Hubble telescoop werd ontdekt. Deze supernova vond plaats in MRG-M0138, een sterrenstelsel dat ‘quadruply lensed’ is, dat wil zeggen dat ‘ie door een tussen de aarde en het sterrenstelsel staande cluster van sterrenstelsels in maar liefst vier verschillende beelden is vervormd. MRG-M0138 zien we vier keer, omdat de ruimte door massa van de cluster genaamd MAC J0138.02155 verbogen wordt en daardoor wordt het licht van MRG-M0138, dat áchter MAC J0138.02155 gelegen is, maar liefst in vier verschillende beelden gesplitst, vier kleine geelgekleurde boogjes van licht – zie de afbeelding hieronder voor hoe dat in principe ontstaat en de foto bovenaan hoe dat er in werkelijkheid uitziet.

Zo werkt een zwaartekrachtlens. Credit: NASA and ESA

In drie van de vier boogjes zagen sterrenkundigen dus in 2016 een supernova (zie afbeelding helemaal bovenaan, SN1 t/m 3, bij SN4 is niets te zien), net zoals sterrenkundigen in 2014 én 2015 ook vijf keer supernova Refsdal zagen. Na SN Refsdal is nog zo’n meervoudig gelensde supernova gezien, dus AT2016jka is de derde in z’n soort. En nou dus de voorspelling: een team van sterrenkundigen onder leiding van Steven Rodney (University of South Carolina) en Gabriel Brammer (University of Copenhagen) heeft berekend dat het licht in de vierde boog van MRG-M0138 er wat langer over doet om de aarde te bereiken en dat ergens rond 2037 (± enkele jaren) het licht van AT2016jka bij ons zal arriveren, ruim twintig jaar nadat het licht van de andere bogen met AT2016jka ons bereikten

Over die tweede toemomstige wederverschijning van SN Requiem is inmiddels ook meer bekend. Dat zal vermoedelijk in 2042 gebeuren. Maar Rodney en Brammer denken dat die zo zwak zal zijn dat ze ‘m niet kunnen zien. De marge over de verschijning in 2037 is ± 2 jaar. Gisteren is er een artikel verschenen over SN Requiem in Nature Astronomy. Bron: NASA

Drie nieuwe ultralichtzwakke dwergstelsels bij NGC 253 ontdekt

In rood de lokaties van de drie ultralichtzwakke dwergstelsels die ontdekt zijn, in rood de twee eerder ontdekte UDF’s. Credit: Mutlu-Pakdil et al., 2021

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Hubble ruimtetelescoop vlakbij het spiraalstelsel NGC 253 drie nieuwe ultralichtzwakke dwergsterrenstelsels (Engels: ultra-faint dwarf galaxies UFD’s) ontdekt. Twee waren eerder al ontdekt (in 2014 en 2016), dus dat maakt dat er nu vijf van die dwergstelsels vlakbij NGC 253 bekend zijn. UDF’s zijn de meest lichtzwakke sterrenstelsels die er zijn en ze bestaan hoofdzakelijk uit donkere materie. Chemisch gesproken zijn ze het minst van alle sterrenstelsels ontwikkeld en daarom beschouwen sterrenkundigen ze dan ook als fossielen uit het vroege heelal. De drie dwergstelsels werden ontdekt in het kader van het Panoramic Imaging Survey of Centaurus and Sculptor (PISCeS) project. Een team van sterrenkundigen onder leiding van Burçin Mutlu-Pakdi (Universiteit van Chigago) doet mee met PISCeS en zij ontdekten de drie UDF’s met behulp van Hubble. NGC 253 is het hoofdstelsel van een cluster van sterrenstelsels genaamd de Sculptor Groep, gelegen op 11,4 miljoen lichtjaar afstand. De stelsels zijn moeilijk zichtbaar (logisch als UDF zijnde), maar door te kijken naar ruimtelijk compacte ‘overdichtheden’ in de sterren kon men de drie ultralichtzwakke stelsels onderscheiden. Het drietal heeft de naam Scl-MM-dw3, Scl-MM-dw4 en Scl-MMdw5 gekregen, ja je raadt het al, de eerdere UDF’s waren Scl-MM-dw1 en Scl-MM-dw2. Hun leeftijd is zo’n 12 miljard jaar, dus het zijn fossiele sterrenstelsels uit de tijd van de reïonisatie in het vroege heelal, toen de allereerste sterren en sterrenstelsels met hun sterke UV-straling zorgden voor de reïonisatie van het neutrale waterstofgas. Scl-MM-dw3 is de kleinste van het drietal, zo’n 362 lichtjaar in straal, 11,34 miljoen lichtjaar van de aarde, 264.000 lichtjaar van NGC 253 verwijderd, met een massa van 110.000 zonsmassa. Scl-MM-dw4 is net zo zwaar als Scl-MM-d3, maar met een straal van 613 lichtjaar is ‘ie wel 70% groter dan Scl-MM-dw3. Hij ligt 13,37 miljoen lichtjaar van ons vandaan en 280.300 lichtjaar van NGC 253 vandaan. Scl-MM-dw5 is met een straal van 1.167 lichtjaar de grootste van de kleintjes en telt 140.000 zonsmassa op de weegschaal. Hij staat op 12,71 miljoen lichtjaar afstand van ons en 313.000 lichtjaar van NGC 253. Hier het vakartikel over de drie UDF’s. Bron: Phys.org.

Hubble ziet een vijfvoudige quasar

Credit: ESA/Hubble & NASA, T. Treu.

Zo op het oog denk je dat je op de foto hierboven in het midden zes heldere stippen ziet. Twee in het midden en vier in de ring eromheen. Hubble heeft het kosmische tafereel gefotografeerd en wel met z’n Wide Field Camera 3 (WFC3). Nou klopt het dat je in die ring vier stippen ziet en dat zijn niet vier afzonderlijke objecten, nee het is maar één object en wel de quasar genaamd 2M1310-1714. Die staat ver achter de twee stippen in het midden, twee sterrenstelsels vlak bij elkaar die precies tussen de quasar en de aarde in staan en die met hun massa de ruimte er omheen verbuigen en die daarmee zorgen voor afbuiging én versterking van het licht van de quasar. Daardoor wordt dat beeld van de quasar in meerdere beeldjes gesplitst. Maar feitelijk zijn het niet vier beeldjes die gecreëerd zijn door de zwaartekrachtlens, nee het zijn er vijf! Dat vijfde beeld van de quasar moet je even zoeken: hij staat precies tussen de twee sterrenstelsels in het midden van de lens. Bekijk de foto in z’n grootste resolutie en je ziet dat vijfde beeldje al een vaag stipje precies tussen de twee stipjes van de sterrenstelsels. Bron: NASA.

Er is een ‘breuk’ ontdekt in één van de spiraalarmen van de Melkweg

Credit: NASA/JPL-Caltech

We dachten het Melkwegstelsel aardig goed te kennen – hierboven dé standaard afbeelding die je altijd ziet van de Melkweg – maar soms komen we nog steeds voor verrassingen te staan. Zo hebben sterrenkundigen recent een ‘breuk’ ontdekt in één van de spiraalarmen van de Melkweg. Het is een soort van uitsteeksel bestaande uit jonge sterren en gaswolken waaruit sterren ontstaan van zo’n 3000 lichtjaar lengte in de Sagittariusarm, één van de spiraalarmen van de Melkweg. Hieronder zie je er een illustratie van (de zon zit dichterbij de Orionarm).

Credit: NASA/JPL-Caltech

De sterrenkundigen maakten voor deze ontdekking gebruik van de gegevens verzameld met de Spitzer IR ruimtetelescoop van de NASA en van de Europese Gaia ruimtetelescoop. Vier gaswolken in de breuk kennen we goed, want dat zijn de bekende Adelaarsnevel, de Omeganevel, de Trifidnevel en de Lagunenevel (zie afbeelding hieronder).

Credit: NASA/JPL-Caltech

Om aan te geven hoe strak een spiraalarm opgewonden zit rondom de kern van een sterrenstelsel hanteren sterrenkundigen een maat, de zogeheten pitchhoek. Die is bij een perfecte cirkelvorm 0° en als de armen meer open zijn, losser om de kern, dan wordt de pitchhoek groter. De Sagittariusarm heeft een pitchhoek van 12°. Maar het uitsteeksel in deze arm heeft een pitchhoek van 56°, dus die wijkt erg af van de rest van de arm. De sterren en gaswolken in de breuk hebben een snelheid en bewegingsrichting die afwijkt van de sterren en wolken in de Sagittariusarm. Bij andere sterrenstelsels vindt men vaker van deze ‘sporen’ of ‘veren’, zoals ze ook wel worden genoemd, en dat bracht Alberto Krone-Martins (Universiteit van Californië) en z’n collega’s op het idee om deze ook bij de Melkweg te gaan zoeken… en met succes. Hier het vakartikel over de ontdekking van de breuk, verschenen in Astronomy & Astrophysics. Bron: NASA-JPL.