Een artistieke impressie van een Superwind in een jong massief sterrenstelsel. Afbeelding tegoed: PPARC / David Hardy. Klik om te vergroten
Een team van astronomen onder leiding van de Universiteit van Durham heeft de nasleep van een spectaculaire explosie in een melkwegstelsel op 11,5 miljard lichtjaar afstand ontdekt. Hun observaties, vandaag gerapporteerd (14 juli 2005) in het tijdschrift Nature, leveren het meest directe bewijs tot nu toe dat een melkwegstelsel bijna wordt verscheurd door explosies die een stroom van hogesnelheidsmateriaal produceren dat bekend staat als "Superwinds". De waarnemingen zijn gedaan met behulp van de 4,2 meter lange William Herschel-telescoop op La Palma, waarbij het VK een belangrijke belanghebbende is.
Door middel van Superwinds wordt aangenomen dat sterrenstelsels een aanzienlijk deel van hun gas de intergalactische ruimte in blazen met snelheden tot enkele honderden mijlen per seconde. De drijvende kracht achter hen is de explosie van vele massieve sterren tijdens een intense uitbarsting van stervorming vroeg in het leven van de melkweg, mogelijk ondersteund door energie van een super massief zwart gat dat in het hart groeit.
Superwinds zijn om verschillende redenen van vitaal belang voor de theorie van de vorming van sterrenstelsels: ten eerste beperken ze de afmetingen van sterrenstelsels door verdere stervorming te voorkomen - zonder deze geven theoretische modellen veel helderdere sterrenstelsels aan dan in het Space Magazine worden gezien. Ten tweede dragen ze zware elementen - sterrenstof - ver van hun productielocaties in sterren de intergalactische ruimte in, en leveren ze grondstoffen voor planeten en leven in het hele universum. Hoewel de theorieën voorspelden dat dergelijke Superwinds bestonden, waren eerder waargenomen voorbeelden veel kleinere verschijnselen in nabije sterrenstelsels. Deze waarnemingen leveren een aantal van de meest directe bewijzen tot nu toe voor het bestaan van grootschalige, sterrenstelselbrede superwinds tot dusver in de geschiedenis van het heelal.
De ontdekking van de Superwind werd gedaan door het gas te observeren in de halo van een sterrenstelsel (bekend als "LAB-2"), dat met een diameter van meer dan 300.000 lichtjaar ongeveer drie keer zo groot is als de schijf van ons eigen Melkwegstelsel. De astronomen ontdekten dat licht van heet gloeiend waterstofgas op een heel specifieke manier over het hele sterrenstelsel wordt gedimd.
"Wij zijn van mening dat het dimmen wordt veroorzaakt door een omhulsel van gekoeld materiaal dat uit de omgeving is weggevaagd door een Galaxy-brede Superwind-explosie", zei Dr. Richard Wilman van de Universiteit van Durham. “Op basis van de uniformiteit van de absorptie in het hele sterrenstelsel, lijkt het erop dat de explosie enkele honderden miljoenen jaren eerder is veroorzaakt. Dit geeft het gas de tijd om af te koelen en te vertragen vanwege de hoge ejectiesnelheid, en dus om de absorptie te produceren. Zoals we het zien, staat de schaal waarschijnlijk een paar honderdduizend lichtjaar voor zijn moederstelsel ”, voegde Dr. Wilman eraan toe.
Astronomen hebben zich lang afgevraagd waarom sleutelelementen voor de vorming van planeten en uiteindelijk het leven (zoals koolstof, zuurstof en ijzer) zo wijd verspreid zijn door het heelal; slechts 2 miljard jaar na de oerknal zijn de meest afgelegen gebieden van de intergalactische ruimte ermee verrijkt. De Superwind die in dit sterrenstelsel wordt waargenomen, laat zien hoe dergelijke explosiegolven door de ruimte kunnen reizen en de elementen dragen die diep in sterrenstelsels zijn gevormd.
Cruciaal voor de ontdekking en de interpretatie ervan was het vermogen om gedetailleerde informatie over het gas in twee dimensies over het hele sterrenstelsel te verkrijgen. Dit werd mogelijk gemaakt door een techniek die bekend staat als integrale veldspectroscopie, die nog maar net volwassen is geworden op 's werelds grootste telescopen.
Dr. Joris Gerssen, een belangrijk lid van het Durham-team, legt uit: "De meeste astronomische spectroscopie wordt uitgevoerd door een klein diafragma of een smalle spleet op het doel te plaatsen, wat voor complexe, uitgebreide bronnen zoals dit sterrenstelsel een nogal onvolledig beeld geeft" .
Om dit te verhelpen, gebruikten de astronomen een integrale veldspectrograaf genaamd ‘Sauron’ voor een groot overzicht van nabijgelegen sterrenstelsels, gebouwd in het Observatoire de Lyon door een samenwerking van Franse, Nederlandse en Britse astronomen.
Dr. Gerssen voegde toe: "" Sauron is echt uniek en dankzij zijn hoge efficiëntie kan hij zich meer dan goed staande houden tegen instrumenten van 's werelds grootste telescopen, ongeveer twee keer zo groot als de William Herschel-telescoop. Desalniettemin betekende de enorme afstand van ons doelstelsel dat Sauron er meer dan 15 uur naar moest staren om deze ontdekking te doen ”.
“Sauron heeft ons tot nu toe het beste bewijs geleverd voor een uitgebreide uitstroom uit een sterrenstelsel dat een enorme starburst ondergaat. Deze metingen zijn een van de eerste stappen om de fysica van de vorming van sterrenstelsels te begrijpen. ", Aldus prof. Roger Davies van de University of Oxford, een van de betrokken instituten van Sauron," en we kijken ernaar uit om soortgelijke tweedimensionale spectrografen te gebruiken die worden gebouwd voor 8m telescopen; deze zullen het proces van de vorming van sterrenstelsels tot in vroegere tijden onderzoeken. ”
Tot op heden is het observationele bewijs voor Superwinds in jonge sterrenstelsels in het verre heelal grotendeels indirect en indirect geweest; de inspanningen waren gericht op het zoeken naar hun subtiele statistische handtekeningen in grote onderzoeken naar sterrenstelsels en intergalactisch gas.
Volgens prof. Richard Bower, van het Institute of Computational Cosmology van de Universiteit van Durham, die het onderzoek initieerde, “hebben astronomen al jarenlang hoge-snelheid-uitstromen in verre stervormende sterrenstelsels waargenomen, maar nooit eerder hebben we hun ware kunnen meten schaal van waarnemingen van een enkel sterrenstelsel. Door gebruik te maken van de zeer uitgebreide emissiebron van dit sterrenstelsel, kunnen we de uitstroom zien als een soort silhouet tegen het hele sterrenstelsel. Dit suggereert dat Superwinds werkelijk de hele melkweg omvatten en dat ze echt zo belangrijk zijn als onze theorieën vereisen. ”
Oorspronkelijke bron: PPARC-persbericht
