Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
De aanwezigheid van heet gas in clusters-in-wording wordt al geruime tijd voorspeld. Wetenschappers hebben die nu voor het eerst ook waargenomen.
Soms weten wetenschappers al jaren voordat iets ontdekt wordt, dat het bestaat. Bijvoorbeeld de scheikundige Dmitri Mendelejev die met zijn periodiek systeem het bestaan van meerdere chemisch elementen correct voorspelde. In de astronomie gebeurt dat ook. De aanwezigheid van enorm heet gas in protoclusters – een groep sterrenstelsels die een cluster beginnen te vormen – wordt al meer dan 10 jaar door kosmologische simulaties voorspeld. Maar bevestigende waarnemingen ontbraken. Tenminste, tot voor kort. Een internationaal team van astronomen heeft nu een groot reservoir van heet gas ontdekt in zo’n protocluster. Dat schrijven ze in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Lees ook:
- Sterrenstelsels in ‘kosmisch spinnenweb’ ontdekt
- Picture Perfect: James Webb kiekt verste ster in het heelal
Spinnenweb
Clusters behoren tot de grootste structuren in het universum en bestaan soms uit wel duizenden sterrenstelsels die door onderlinge zwaartekracht bij elkaar gehouden worden. Tussen die stelsel zit het zogeheten intraclustermedium (ICM): enorm heet gas met temperaturen van wel miljoenen graden Celsius.
Hoe de clusters werken, wordt voor een groot deel goed begrepen, maar kennis over de vorming van ICM is beperkt. Tot nog toe was ICM namelijk alleen onderzocht in volgroeide clusters van nabije sterrenstelsels. Door het ICM te detecteren in verre protoclusters zouden astronomen in staat zijn om hun vormingsproces te bestuderen.
Daarom besloten de astronomen om de Spinnenweb-protocluster nogmaals onder de loep te nemen. Dat is een van de best onderzochte in het heelal, maar het was nog niet gelukt om daar de aanwezigheid van ICM aan te tonen. Het bevindt zich op zo’n 10 miljard lichtjaar van de aarde en het licht dat we er nu van zien is uitgestraald toen het heelal ‘slechts’ 3 miljard jaar oud was (het universum bestaat al zo’n 13,8 miljard jaar).
De eerste clusters
Met behulp van de telescopen van het ALMA-observatorium in Chili konden de sterrenkundige het zogeheten thermische Soenjajev-Zeldovitsj-effect waarnemen. Dat treedt op wanneer licht van de kosmische achtergrondstraling – de reststraling van de oerknal – door het ICM reist. Bij de wisselwerking met de snel bewegende elektronen in het hete gas (elektronen bewegen sneller bij hoge temperaturen) krijgt dit licht een beetje extra energie. Hierdoor verandert het enigszins van golflengte en daarmee ook van kleur. Zo werpt een cluster van sterrenstelsels een soort schaduw over de kosmische achtergrondstraling.
Door die schaduw te meten, konden de astronomen niet alleen het bestaan van het hete gas aantonen, maar ook de massa schatten en de vorm in kaart brengen. Zo berekenden ze dat de Spinnenweb-protocluster al een gigantische hoeveelheid heet gas moet bevatten. Deze ontdekking versterkt de verwachting dat hij over zo’n 10 miljard jaar is uitgegroeid tot een zwaar cluster van sterrenstelsels en dat die voorlopig niet meer uiteen zal vallen.
“Meer dan 40 jaar geleden namen we de iconische Spinnenweb-protocluster voor het eerst waar met de Westerbork-telescoop”, vertelt George Miley in een persbericht van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie. Hij is emeritus hoogleraar aan de Universiteit Leiden en co-auteur van de studie. “Later toonde Hubble ons het spinnenwebachtige uiterlijk. Nu hebben we met ALMA het hete gas ontdekt. En het is nog niet klaar. De LOFAR-telescopen speuren op dit moment de hemel af op zoek naar nog meer Spinnenwebclusterachtige objecten. Ik verwacht dat we op enig moment gaan ontdekken wanneer de eerste clusters zijn ontstaan.”
Bronnen: Nature, ESO, NOVA