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.

De Grote Rode Vlek op Jupiter roteert steeds sneller, zo laat Hubble zien

credit: NASA, ESA, M. H. Wong (UC Berkeley).

De beroemde Grote Rode Vlek is een enorm stormsysteem op Jupiter dat al eeuwen vanaf aarde te zien is. Waarnemingen van de storm met de Hubble ruimtetelescoop laten zien dat de buitenste ‘baan’ van winden sneller gaat dan de binnenste baan en ook dat die snelheden tussen 2009 en 2020 met 8% zijn toegenomen. De Grote Rode Vlek draait tegen de wijzers van de klok (hij is anticyclonaal zoals dat heet) en de windsnelheden kunnen tot meer 640 km/u reiken. Met de hoge resolutie van Hubble kunnen details in de Grote Rode Vlek worden gezien die 170 km groot zijn en het is dankzij die details dat men de snelheden in de gaten kan houden. Niet bekend is of het ook dieper in de atmosfeer van Jupiter harder is gaan waaien. Ook is de oorzaak van de toename van de windsnelheid niet duidelijk. Wel is afgelopen decennium gezien dat de storm steeds kleiner wordt en in plaats van ovaal ook steeds meer cirkelvormig. Momenteel is ‘ie 16.000 km in diameter, hetgeen betekent dat de aarde er met gemak inpast. Hier het vakartikel over het onderzoek aan de windsnelheden in de Grote Rode Vlek.

Bron: ESA Hubble.

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.

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.

Runaway ster LP 40-365 roteert eens per 9 uur

Impressie van een witte dwerg, die materie van een andere ster aantrekt. Credit: Caltech/Zwicky Transient Facility.

Over de ster LP 40-365 hebben we vaker geblogd – zie deze en deze Astroblogs uit 2017 respectievelijk 2018. LP 40-365 is een runaway ster, een ster die met hoge snelheid (pakweg 500 km/s) door de Melkweg raast, met een enkele reis naar de buitengalactische regionen. Het is vermoedelijk een witte dwerg, een compacte ster van een zonsmassa zwaar in een volume zo groot als de aarde, en niet zo maar een witte dwerg, nee het is er eentje die een supernova-explosie overleeft heeft – dat is waar die twee vorige blogs over handelden. Maar nu staat de ster, die zo’n 2000 lichtjaar van ons verwijderd is en zeer veel metalen bevat (elementen zwaarder dan helium), opnieuw in de belangstelling. Twee sterrenkundigen – JJ Hermes en Odelia Putterman (Boston University) hebben de gegevens bekeken die verzameld zijn van LP 40-365 met de Hubble en Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ruimtetelescopen en daaruit blijkt dat de ster periodiek verandert in helderheid. Kennelijk is er iets op het oppervlak dat periodiek te zien is en dat een andere lichtkracht heeft dan de rest van de witte dwerg. Het tweetal concludeert daaruit dat LP 40-365 eens per 8,9 uur roteert om z’n as. En dat is informatie die de sterrenkundigen weer kunnen gebruiken om te achterhalen wat er nou precies met LP 40-365 is gebeurd tijdens die supernova, die hij kennelijk overleeft heeft. Witte dwergen ondergaan zo’n thermonucleaire explosie als ze door toevoer van materie van een compagnon zwaarder worden dan de Limiet van Chandrasekhar (1,44 keer de massa van de zon). De vraag is wat die compagnon was in het geval van de supernova van LP 40-365, een gewone ster of een andere witte dwerg. Hermes en Putterman denken die laatste vraag nog niet beantwoord te hebben, maar wel denken ze te weten dat LP 40-365 het restant is van de witte dwerg die als supernova geëxplodeerd is. Ze baseren dat op de lage rotatiesnelheid die ze gemeten hebben. Hier het vakartikel over de waarnemingen aan LP 40-365, verschenen in The Astrophysical Journal Letters. Bron: Phys.org.

Na ruim een maand werkt de Hubble ruimtetelescoop weer!

De Hubble ruimtetelescoop. Credit: NASA.

Technici van de NASA/ Goddard Space Flight Center zijn er in geslaagd om de Hubble ruimtetelescoop weer aan de praat te krijgen. De telescoop stopte op 13 juni met functioneren toen de boordcomputer het plotseling niet meer deed en de instrumenten niet meer werden aangestuurd. Gisteren deed men een poging om een backup van de zogeheten SI C&DH unit te activeren (zie mijn blog van gisteren daarover) en dat lukte gelukkig. Komende dagen gaat men langzaam maar zeker de instrumenten en de telescoop weer aanzetten, zodat de wetenschappelijke activiteiten hervat kunnen worden.

Bron: Phys.org.

NASA gaat vandaag proberen Hubble weer aan de praat te krijgen

De Hubble ruimtetelescoop op 25 april 1990, toen hij uit het laadruim loskwam van Space Shuttle Discovery. Credit: NASA/Smithsonian Institution/Lockheed Corporation


De NASA denkt de oorzaak gevonden te hebben van de problemen met de boordcomputer van de Hubble ruimtetelescoop, die op 13 juni plotseling stopte met functioneren door die problemen. De telescoop zelf en alle daaraan verbonden instrumenten waren zelf in uitstekende staat, maar omdat de computer alles aanstuurde werkte het niet en moesten alle wetenschappelijke activiteiten worden gestaakt. De computer maakt deel uit van de zogeheten Science Instrument Command and Data Handling (SI C&DH) unit. Op die unit zit ook de Power Control Unit (PCU) en die veroorzaakt volgens de NASA het probleem. Die PCE zorgt er voor dat de computer genoeg voltage krijgt, de juiste hoeveelheid stroom. In de PCU zit een stroom-regulator, die er voor zorgt dat het voltage continu op vijf volt zit. Een tweede beveiligingscircuit checkt vervolgens of dat voltage inderdaad vijf volt is, zo niet dan vertelt dat systeem dat de boordcomputer moet stoppen met werkzaamheden. Onderzoek door de technici van de NASA laat zien dat er twee oorzaken kunnen zijn: of het voltage van de regulator is géén vijf volt, maar zit er onder of er boven, óf dat tweede beveiligingscircuit meet verkeerd en is stuk.

Eerder probeerde men al de CPU te resetten, maar dat leverde geen gewenst resultaat op. Daarom gaat men nu over op een backup van de SI C&DH unit, die ook een aparte backup van de CPU bevat. Dat zou vandaag allemaal moeten starten. Zou het succesvol zijn (waar we nog geen bericht van hebben gehad), dan zou het nog enkele dagen duren voordat alle wetenschappelijke activiteiten weer van start kunnen.

Bron: Phys.org.