Afbeelding tegoed: Chandra
Een nieuw beeld van de Chandra X-Ray Observatory toont een ver sterrenstelsel dat er vroeger uitzag als onze eigen Melkweg die met 7,5 miljoen kilometer per uur in een cluster van sterrenstelsels stortte. De kracht van deze botsing is zo sterk dat de omgevingswaterstof in de melkweg wordt weggenomen, waardoor alleen de skelet-spiraalarmen overblijven. Zonder waterstof is de nieuwe stervorming in de melkweg tot stilstand gekomen. Hoewel botsingen van sterrenstelsels eerder zijn gezien, is dit de meest snelle en gewelddadige ooit.
Het volgen van 200.000 lichtjaar durende slingers van kokend gas, een melkwegstelsel dat ooit op onze Melkweg leek, wordt versnipperd terwijl het met 4,5 miljoen mijl per uur door het hart van een verre cluster van melkwegstelsels stort. Bij deze ongewoon gewelddadige botsing met gas in de omgeving wordt het melkwegstelsel tot zijn skeletachtige spiraalarmen gestript terwijl het wordt ontdaan van verse waterstof om nieuwe sterren te maken.
De vroegtijdige ondergang van de melkweg biedt nieuwe aanwijzingen voor het oplossen van het mysterie van wat er gebeurt met spiraalstelsels in een gewelddadig universum. Aanzichten van het vroege universum laten zien dat spiraalstelsels ooit veel meer voorkwamen in rijke clusters van sterrenstelsels. Maar ze lijken in kosmische tijd te zijn verdwenen. Waar zijn deze 'vermiste lichamen' gebleven?
Astronomen gebruiken een breed scala aan telescopen en analysetechnieken om een 'CSI'- of Crime Scene Investigator-achtige kijk uit te voeren naar wat er met dit sterrenstelsel gebeurt in de ruige buurt van zijn cluster. "Het is een duidelijk geval van aanval en batterij van de melkweg", zegt William Keel van de Universiteit van Alabama. "Dit is de eerste keer dat we een volledige reeks resultaten hebben van zulke uiteenlopende technieken die de misdaad en de modus operandi aantonen."
Keel en collega's leggen het 'forensische bewijs' van het late leven van de melkweg uiteen in een reeks presentaties vandaag in Atlanta, Georgia, tijdens de 203e bijeenkomst van de American Astronomical Society. Astronomen hebben het bewijs verzameld door een verscheidenheid aan diagnostische waarnemingen te combineren met telescopen die het uiterlijk van de melkweg analyseren in röntgen-, optisch en radiolicht. Parallelle waarnemingen op verschillende golflengten volgen hoe sterren, gas en stof worden rondgeslingerd en uit het fragiele sterrenstelsel, C153 genaamd, worden gescheurd. Hoewel dergelijke 'noodlijdende' sterrenstelsels eerder zijn gezien, is deze ondergang ongewoon snel en gewelddadig. De melkweg behoort tot een cluster van sterrenstelsels die ongeveer 100 miljoen jaar geleden in een andere cluster sloeg. Dit sterrenstelsel kreeg de dupe van het slaan toen het langs een traject dwars door de dichte kern van de botsende cluster viel.
'Dit helpt de vreemde röntgen- en radio-emissies die we zien te verklaren', zegt Keel. "De melkweg is een laboratorium om te bestuderen hoe gas kan worden verwijderd wanneer het door het hete clustergas vliegt, waardoor de geboorte van de ster wordt afgesloten en de melkweg wordt getransformeerd."
De eerste suggestie van galactische chaos in deze cluster kwam in 1994 toen de Very Large Array-radiotelescoop in de buurt van Socorro, NM, een ongebruikelijk aantal radiostelsels in de cluster detecteerde, genaamd Abell 2125. Radiobronnen volgen zowel stervorming als de voeding van centrale zwarte gaten in sterrenstelselclusters. De radio-observaties lieten ook zien dat C153 zich onderscheidde van de andere sterrenstelsels als een uitzonderlijk krachtige radiobron.
Het team van Keel begon een uitgebreid programma met verdere observaties om details over de sterrenstelsels te ontdekken. 'Dit was bedoeld om te zien wat de connectie zou kunnen zijn tussen gebeurtenissen op de schaal van 10 miljoen lichtjaar van de clusterfusie en wat er diep in individuele sterrenstelsels gebeurt', zegt Keel.
Röntgenobservaties van de ROSAT-satelliet (een acroniem voor de Roentgen-satelliet) toonden aan dat het cluster enorme hoeveelheden 36 miljoen graden Fahrenheit (20 miljoen graden Kelvin) gas bevat dat de sterrenstelsels omhult. Het gas is geconcentreerd in twee hoofdklonten in plaats van soepel te verdelen over de cluster, zoals vaker het geval is.
Dit versterkte het vermoeden dat twee clusters van melkwegstelsels in botsing komen. Halverwege de jaren negentig draaiden astronomen de Mayall 4-meter telescoop en de WIYN 3,5-meter telescoop bij de Kitt Peak National Observatory op de cluster om het sterrenlicht te analyseren via spectroscopie. Ze vonden veel stervormingssystemen en zelfs actieve galactische zwarte gaten die werden gevoed door de botsing. Het uiteenvallende sterrenstelsel C153 viel dramatisch op toen de KPNO-telescopen werden gebruikt om de cluster in kleur te fotograferen.
Astronomen hebben vervolgens de Hubble-ruimtetelescoop (HST) van NASA op de C153 getraind en een bizarre vorm opgelost. Ze ontdekten dat de melkweg er ongewoon klonterig uitziet met veel jonge sterrenhopen en chaotische stofkenmerken. Naast de verstoorde functies op de schijf van de melkweg, toonde HST ook aan dat het licht in de staart vooral wordt toegeschreven aan recente stervorming, wat een directe link vormt met het strippen van de melkweg terwijl deze door de clusterkern ging. Gas dat langs de voorrand van het sterrenstelsel was samengeperst, als sneeuw voor een ploeg, veroorzaakte een vuurstorm van nieuwe stergeboorte. Bewijs van recente stervorming komt ook van het optische spectrum dat is verkregen met de 10-meter Gemini North-telescoop op Hawaï. Met het spectrum kunnen de onderzoekers de tijd schatten sinds de meest recente uitbarsting van stervorming.
Deze conclusie werd verder versterkt toen de Mosaic-camera op de Mayall-telescoop van Kitt Peak een zeer lange staart van uitgestrekt gas uit de melkweg ontdekte. De staart werd blijkbaar gedeeltelijk gegenereerd door een orkaan van stellaire winden die van de nieuwe gebieden van de geboorte van de ster kookten en naar achteren werden geblazen terwijl de melkweg door het omringende hete gas van de cluster stroomt.
Door spectroscopische waarnemingen met de Gemini-telescoop konden astronomen de starburst verouderen. Ze ontdekken dat 90 procent van het blauwe licht van C153 afkomstig is van een populatie van sterren die 100 miljoen jaar oud zijn. Deze leeftijd komt overeen met de tijd dat de melkweg door het dichtste gas in de clusterkern had moeten gaan.
De Gemini-spectroscopische waarnemingen laten zien dat de sterren zich in een regelmatig patroon van orbitale beweging rond het centrum bevinden, zoals gebruikelijk voor schijfstelsels. Er zijn echter meerdere wijdverspreide gaswolken die onafhankelijk van de sterren bewegen. "Dit is een belangrijke aanwijzing dat er iets anders dan gravitatiekrachten aan het werk moet zijn, aangezien sterren en gas op dezelfde manier reageren op puur gravitatiekrachten", zegt Keel. "Met andere woorden, het gas van de melkweg weet niet wat de sterren doen."
Chandra X-ray Observatory van NASA ontdekte dat de koelere wolken die werden gedetecteerd met optische telescopen en een bijbehorende radiofunctie zijn ingebed in een veel groter gasspoor van meerdere miljoenen graden. Chandra's gegevens geven aan dat dit hete gas waarschijnlijk door de starburst verrijkt was met zware elementen en door zijn supersonische beweging uit de melkweg verdreven werd door de veel grotere gaswolk die de cluster doordringt.
Gezamenlijk bieden deze waarnemingen bewijs dat de ramdruk van extern gas in de cluster het eigen gas van de melkweg weghaalt. Er wordt lang verondersteld dat dit proces de geforceerde evolutie van clusterstelsels verklaart. De nasleep ervan is op verschillende manieren gezien. Enkele voorbeelden in de buurt, Seyferts Sextet en Stefan's Quintet, zijn strakke clusters die de nasleep van botsingen met hoge snelheid laten zien.
De melkweg C153 is voorbestemd om de laatste overblijfselen van zijn spiraalarmen te verliezen en een neutraal S0-type melkwegstelsel te worden met een centrale uitstulping en schijf, maar zonder spiraalarmstructuur. Dit soort sterrenstelsels komen veel voor in de dichte melkwegclusters die tegenwoordig worden gezien. Astronomen zijn van plan in 2004 opnieuw met Gemini nieuwe waarnemingen te doen om de dynamiek van het gas en de sterren in de staart te bestuderen.
De leden van het wetenschapsteam zijn William Keel (University of Alabama), Frazer Owen (National Radio Astronomy Observatory), Michael Ledlow (Gemini Observatory) en Daniel Wang (University of Massachusetts).
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma voor het Office of Space Science, NASA Headquarters, Washington. Northrop Grumman van Redondo Beach, Californië, voorheen TRW, Inc., was de belangrijkste aannemer voor de ontwikkeling van het observatorium. Het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt de wetenschap en vluchtoperaties vanuit het Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Oorspronkelijke bron: Chandra News Release
