Afbeelding tegoed: Chandra
Een nieuwe foto gemaakt door de Chandra X-Ray Observatory heeft een van de beste beelden opgeleverd van twee sterrenstelsels die vergelijkbaar zijn met onze eigen Melkweg tijdens een botsing. Alle sterrenstelsels, ook die van onszelf, hebben in het verleden een dergelijke fusie doorgemaakt, dus dit beeld helpt astronomen te begrijpen hoe het heelal eruitzag zoals het er nu uitziet. De melkwegstelsels begonnen 10 miljoen jaar geleden met hun langzame botsing en hebben al gebieden met intense stervorming gecreëerd en kunnen uiteindelijk een superzwaar zwart gat creëren.
Chandra X-ray Observatory van NASA heeft het beste röntgenbeeld tot nu toe opgeleverd van twee Melkwegachtige sterrenstelsels te midden van een frontale botsing. Aangezien alle sterrenstelsels - inclusief die van onszelf - mogelijk fusies hebben ondergaan, geeft dit inzicht in hoe het universum eruitzag zoals het er nu uitziet.
Astronomen geloven dat de megafusie in het sterrenstelsel bekend als Arp 220 de vorming van enorme aantallen nieuwe sterren heeft veroorzaakt, schokgolven heeft veroorzaakt die door de intergalactische ruimte rommelden en mogelijk zou kunnen leiden tot de vorming van een superzwaar zwart gat in het centrum van het nieuwe conglomeraat heelal. De Chandra-gegevens suggereren ook dat de fusie van deze twee sterrenstelsels pas 10 miljoen jaar geleden begon, een korte tijd in astronomische termen.
"Uit de observaties van Chandra blijkt dat de dingen echt in de war raken wanneer twee sterrenstelsels elkaar op volle snelheid tegenkomen", zegt David Clements van het Imperial College in Londen, een van de teamleden die bij het onderzoek betrokken waren. "De gebeurtenis beïnvloedt alles, van de vorming van enorme zwarte gaten tot de verspreiding van zware elementen in het universum."
Arp 220 wordt beschouwd als een prototype om te begrijpen hoe de omstandigheden waren in het vroege heelal, toen massieve sterrenstelsels en superzware zwarte gaten vermoedelijk werden gevormd door talloze botsingen van sterrenstelsels. Op een relatief nabije afstand van ongeveer 250 miljoen lichtjaar is Arp 220 het beste voorbeeld van een 'ultra-lichtgevend' sterrenstelsel, dat een biljoen keer zoveel straling afgeeft als onze zon.
Het Chandra-beeld toont een helder centraal gebied aan de taille van een gloeiende, zandlopervormige wolk van gas van meerdere miljoenen graden. Met een snelheid van honderdduizenden mijlen per uur komt de superstorm uit de melkweg en vormt een 'superwind', vermoedelijk te wijten aan explosieve activiteit gegenereerd door de vorming van honderden miljoenen nieuwe sterren.
Verderop, over een afstand van 75.000 lichtjaar, bevinden zich gigantische lobben van heet gas die galactische resten zouden kunnen zijn die door de vroege impact van de botsing in de intergalactische ruimte werden geslingerd. Of de lobben zich blijven uitbreiden in de ruimte of terugvallen in Arp 220 is onbekend.
Het centrum van Arp 220 is bijzonder interessant. Dankzij observaties van Chandra konden astronomen een röntgenbron lokaliseren op de exacte locatie van de kern van een van de sterrenstelsels vóór de fusie. Een andere zwakkere röntgenbron in de buurt kan samenvallen met de kern van het andere overblijfsel van de melkweg. Het röntgenvermogen van deze puntachtige bronnen is groter dan verwacht voor stellaire zwarte gaten die van metgezelsterren opgroeien. De auteurs suggereren dat deze bronnen het gevolg kunnen zijn van superzware zwarte gaten in de centra van de samenvloeiende sterrenstelsels.
Deze twee overblijvende bronnen zijn relatief zwak en leveren sterk bewijs om de theorie te ondersteunen dat de buitengewone helderheid van Arp 220 - ongeveer honderd keer die van ons Melkwegstelsel - te wijten is aan de snelle snelheid van stervorming en niet aan een actieve, superzwaar zwart gat in het midden.
Over een paar honderd miljoen jaar kan dit machtsevenwicht echter veranderen. De twee enorme zwarte gaten zouden kunnen samensmelten tot een centraal superzwaar zwart gat. Deze nieuwe opstelling kan ervoor zorgen dat er veel meer gas in het centrale zwarte gat valt, waardoor een krachtbron ontstaat die gelijk is aan of groter is dan die door stervorming.
"De ongebruikelijke concentratie van röntgenbronnen in het centrum van Arp 220 suggereert dat we de vroege stadia van de vorming van een superzwaar zwart gat en de uiteindelijke stijging van de kracht van een actieve galactische kern zouden kunnen waarnemen," zei Jonathan McDowell van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA, een ander lid van het team dat Arp 220 bestudeert.
Clements en McDowell werden bij dit onderzoek gevoegd door een internationale groep onderzoekers uit de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Spanje. Chandra observeerde Arp 220 op 24 juni 2000 gedurende ongeveer 56.000 seconden met behulp van het Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) -instrument.
ACIS is ontwikkeld voor NASA door de Pennsylvania State University, University Park, PA en het Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA. NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma en TRW, Inc., Redondo Beach, Californië, is de hoofdaannemer. Het Chandra X-ray Center van het Smithsonian beheert de wetenschap en vluchtactiviteiten vanuit Cambridge, Massachusetts.
