Centaurus A (NGC 5128) is een van de meest bestudeerde objecten aan de zuidelijke hemel, omdat het het gigantische elliptische sterrenstelsel is dat het dichtst bij onze eigen Melkweg staat. Het ligt 11 miljoen lichtjaar verwijderd van de Melkweg en wordt verondersteld ongeveer 200 tot 700 miljoen jaar geleden te zijn opgegaan in een ander gasstelsel. Het resultaat van deze galactische mashup: de geboorte van honderdduizenden sterren in een kiloparsec-omvattende ring nabij de kern.
Het is voor het eerst dat de innerlijke structuur van het sterrenstelsel zo gedetailleerd is opgelost. Met behulp van de SOFI grootveld infrarood (1-2,5 micron) spectro-imager bij de ESO New Technology Telescope, kon een onderzoeksteam onder leiding van Jouni Kainulainen van de Universiteit van Helsinki en Max Planck Institute for Astronomy een grote ring van sterren die zijn gevormd - en nog steeds vormen - nabij het centrum van de melkweg. De helderste bronnen in de ring zijn rode superreuzen of sterclusters met een lage massa.
“Het is belangrijk op te merken dat het niet doorslaggevend is het instrument (de telescoop of het eraan vastgemaakte instrument) dat ons in staat stelt door stof heen te kijken, maar de data-analysetechniek die wordt gebruikt om de beelden die ermee zijn gemaakt te analyseren. Natuurlijk speelt het instrument een grote rol in die zin dat er voldoende hoogwaardige beelden nodig zijn om de analyse uit te voeren, ”zei Dr. Kainulainen in een e-mailinterview.
“Er is een fundamenteel verschil tussen de afbeeldingen die we in ons papier gebruiken en de Spitzer-afbeeldingen: de golflengte die de afbeeldingen bedekken. In de afbeeldingen die we in ons werk hebben gebruikt, toont de stofbaan van Centaurus A zichzelf als "een schaduw", of beter gezegd, als een absorptiefunctie (de golflengte is 1-2 micrometer). De Spitzer-afbeeldingen vertegenwoordigen iets langere golflengten en tonen de straling die door het stof zelf wordt uitgezonden. Als een concreet voorbeeld toont het beroemdste Spitzer-beeld van Centaurus A ... een parallellogramachtige structuur, maar het beeld beschrijft straling die voornamelijk afkomstig is van stof, niet van sterren, ”zei hij.
Er is een grote, S- of staafvormige stofbaan dwars door het centrum van Centaurus A die waarnemingen in het zichtbare lichtspectrum verduistert. Zoals te zien is in de onderstaande afbeelding, wordt de ringstructuur van stervorming verduisterd door stof, maar zichtbaar in het nabij-infrarood.
Van Centaurus A wordt aangenomen dat het een superzwaar zwart gat herbergt met de massa van 200 miljoen zonnen als kern, wat blijkt uit de radio-emissies die uit de melkweg stromen. Eerdere afbeeldingen van de melkweg van de Spitzer-ruimtetelescoop, de ESA's infraroodruimte-observatorium en de Hubble-ruimtetelescoop onthulden enkele aspecten van de structuur van de melkweg. De infraroodogen van Spitzer tuurden halverwege door het stof en toonden een vervormd parallellogram, wat de oorzaak is van de zwaartekrachtverstoring veroorzaakt door de samenvoeging van Centaurus A met een kleiner spiraalstelsel.
De aanwezigheid van ringen zoals die te zien is in Centaurus A is waarschijnlijk niet gebruikelijk bij andere elliptische sterrenstelsels, maar er zijn andere van dergelijke sterrenstelsels bekend. Het is mogelijk dat ze alleen aanwezig zijn tijdens bepaalde perioden van de vorming van een elliptisch sterrenstelsel nadat deze is versmolten met een ander sterrenstelsel.
Dr. Kainulainen gaf commentaar op deze mogelijkheid: “Men moet bedenken dat het zien van een zo heldere ringstructuur waarschijnlijk behoorlijk tijdkritisch is. Aangenomen wordt dat de ringen worden veroorzaakt door 'een gewelddadige gebeurtenis' van samenvoegende sterrenstelsels, en ze kunnen vrij snel evolueren naar iets dat er niet langer uitziet als een heldere, heldere ring. Daarom zijn ze misschien heel gewoon voor het samenvoegen van sterrenstelsels, maar ze 'duren' maar zo kort dat we ze niet in zoveel sterrenstelsels zien. '
De door het team gebruikte analysetechniek kan worden toegepast op andere sterrenstelsels om formatiestructuren op te lossen die voorheen verborgen waren door stof, en meer informatie te geven over hoe gewelddadige gebeurtenissen de vorming van elliptische sterrenstelsels veranderen.
“Mogelijk kan de techniek worden toegepast op elk relatief dichtbij sterrenstelsel dat opvallende stofkenmerken vertoont. Dergelijke doelen kunnen M31, M83, M51, Fornax A of een vergelijkbaar groot, helder, stofhoudend sterrenstelsel zijn. Vanwege geometrische redenen was Centaurus A een zeer geschikt doelwit voor het toepassen van de methode. Het zal bijvoorbeeld uitdagender zijn in het geval van normale spiraalstelsels. We hebben echter al geëxperimenteerd met dergelijke sterrenstelsels en voelen ons positief over de mogelijkheden die ze bieden ”, zei Dr. Kainulainen.
Het opvallende beeld van Centaurus A's ring van stervorming was een enigszins verrassend resultaat van de beeldvorming die de astronomen van de melkweg maakten, hoewel er hints waren van beelden die door andere telescopen waren genomen dat stellaire vorming aanwezig was in de verduisterde, stoffige kern.
Dr. Kainulainen zei: “Het was heel verrassend dat de structuur zoveel sterren en stervormingsactiviteit bevatte, en dat we het zo gedetailleerd konden onthullen. Er werd echter verwacht dat een dergelijke structuur daar bestaat, en in ieder geval enige stervorming bevat. Dit bleek bijvoorbeeld uit de eerdere Spitzer-beelden. Maar toen ik ons resultaat "The Naked Picture of Centaurus A" voor het eerst op mijn computerscherm zag, was het echt een groot WOW-gevoel! "
Verdere waarnemingen van Centaurus A zijn zeker bedoeld om de structuur van de stellaire ring en de gravitatiedynamica die de vorming ervan mogelijk hebben gemaakt, verder te onderzoeken.
“Onze plannen omvatten observaties met de Very Large Telescope (European Southern Observatory) en de Hubble Space Telescope. Bij dat werk zal de informatie die we in onze gepubliceerde brief over de stofbaan kregen, een belangrijke rol spelen. De geplande waarnemingen zijn met name bedoeld om te bepalen hoe lang en in welke omvang de structuur in het verleden sterren heeft gevormd. Dergelijke informatie zal helpen om het samenvoegingsproces van sterrenstelsels te begrijpen, wat geen ongebruikelijke gebeurtenis in het heelal is.
Dr. Kainulainen en zijn team hebben hun resultaten gepubliceerd in een brief aan Astronomy & Astrophysics, die op 2 juli 2009 online is verschenen. De volledige tekst van de brief is hier beschikbaar.
Bron: ESO, Astronomy and Astrophysics, e-mailinterview met Jouni Kainulainen
