Detectie van metalen in onzichtbare sterrenstelsels. Afbeelding tegoed: ESO Klik om te vergroten
Astronomen hebben met behulp van de unieke mogelijkheden van de spectrograaf UVES met hoge resolutie op ESO's Very Large Telescope een metaalrijke waterstofwolk gevonden in het verre universum. Het resultaat kan helpen het ontbrekende metaalprobleem op te lossen en geeft inzicht in hoe sterrenstelsels ontstaan.
"Onze ontdekking toont aan dat er aanzienlijke hoeveelheden metalen te vinden zijn in zeer afgelegen sterrenstelsels die te zwak zijn om direct te worden gezien", zei C ?? bf? Line P ?? bf? Roux (ESO), hoofdauteur van het artikel de resultaten presenteren.
De astronomen bestudeerden het licht dat werd uitgezonden door een quasar op 9 miljard lichtjaar afstand die gedeeltelijk wordt geabsorbeerd door een verder onzichtbaar sterrenstelsel dat 6,3 miljard lichtjaar verwijderd is langs de gezichtslijn.
Uit de analyse van het spectrum blijkt dat dit sterrenstelsel vier keer meer metalen heeft dan de zon. Het is voor het eerst dat men zo'n grote hoeveelheid ‘metalen’ aantreft in een ver verwijderd object. De waarnemingen geven ook aan dat de melkweg erg stoffig moet zijn.
Bijna alle in het heelal aanwezige elementen zijn gevormd in sterren, die zelf lid zijn van sterrenstelsels. Door te schatten hoeveel sterren er in de geschiedenis van het heelal zijn gevormd, is het mogelijk om te schatten hoeveel metalen er hadden moeten worden geproduceerd. Deze ogenschijnlijk ongecompliceerde redenering wordt echter al enkele jaren geconfronteerd met een schijnbare tegenstrijdigheid: het optellen van de hoeveelheid metalen die vandaag de dag waarneembaar is in verre astronomische objecten, blijft onder de voorspelde waarde. Als de bijdrage van sterrenstelsels die nu op kosmologische afstanden worden waargenomen, wordt opgeteld bij die van het intergalactische medium, bedraagt het totaal niet meer dan een tiende van de verwachte metalen.
Het bestuderen van verre sterrenstelsels is echter een moeilijke taak. Hoe verder een sterrenstelsel is, hoe zwakker het is, en de kleine of intrinsiek zwakke zullen niet worden waargenomen. Dit kan leiden tot ernstige vertekeningen in de waarnemingen, aangezien alleen de grootste en meest actieve sterrenstelsels worden opgepikt.
Astronomen bedachten daarom andere manieren om verre sterrenstelsels te bestuderen: ze gebruiken quasars, waarschijnlijk de helderste verre objecten die bekend zijn, als bakens in het heelal.
Interstellaire gaswolken in sterrenstelsels, die zich tussen de quasars en ons op dezelfde gezichtslijn bevinden, absorberen delen van het licht dat door de quasars wordt uitgezonden. Het resulterende spectrum presenteert bijgevolg donkere ‘valleien’ die kunnen worden toegeschreven aan bekende elementen. Astronomen kunnen dus de hoeveelheid metalen in deze sterrenstelsels meten - die in feite onzichtbaar zijn - in verschillende tijdperken.
"Dit kan het beste worden gedaan door spectrografen met hoge resolutie op de grootste telescopen, zoals de ultraviolette en zichtbare echelle spectrograaf (UVES) op ESO's Kueyen 8,2-meter telescoop in het Paranal Observatorium," verklaarde P ?? bf? Roux.
Haar team heeft het spectrum van de quasar SDSS J1323-0021 in detail bestudeerd, die duidelijke indicaties laat zien van absorptie door een wolk van waterstof en metalen tussen de quasar en ons. Uit een zorgvuldige analyse van het spectrum ontdekten de astronomen dat dit ‘systeem’ vier keer rijker is aan zink dan de zon. Andere metalen zoals ijzer lijken te zijn gecondenseerd tot stofdeeltjes.
"Als een groot aantal van dergelijke‘ onzichtbare ’sterrenstelsels met een hoog metaalgehalte ontdekt zou worden, zouden ze het probleem van de ontbrekende metalen aanzienlijk kunnen verlichten ', aldus Peroux.
Oorspronkelijke bron: ESO-persbericht
