Categorieën
Astronomie Het Heelal Nieuwe ontdekkingen

ALMA ontdekt roterend kinderstelsel met behulp van Natural Cosmic Telescope.

Martin Knops:

Zie ook het artikel: Kosmisch spinrag in kaart gebracht. Artikel

In feite gaan deze twee artikelen over de zelfde ontdekking. Maar worden op een andere manier benaderd. (Dit is meteen een voorbeeld hoe media wetenschappelijke publicaties verwoorden.)

Een citaat uit het artikel dat gepubliceerd werd op: Nao.ac.jp

Citaat:


Met behulp van de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ontdekten astronomen een roterend babystelsel dat 1 / 100ste zo groot was als de Melkweg in een tijd dat het heelal nog maar zeven procent van zijn huidige leeftijd was.
Dankzij hulp van het zwaartekrachtlenseffect kon het team voor het eerst de aard van kleine en donkere ‘normale sterrenstelsels’ in het vroege heelal onderzoeken, die representatief zijn voor de hoofdpopulatie van de eerste sterrenstelsels, wat ons begrip van de beginfase van de evolutie van sterrenstelsels.

Afbeelding van de sterrenhoop RXCJ0600-2007 genomen door de NASA/ESA Hubble Space Telescope, gecombineerd met gravitatie lensing beelden van het verre sterrenstelsel RXCJ0600-z6, op 12,4 miljard lichtjaar afstand, waargenomen door ALMA (weergegeven in rood).
Vanwege het gravitatielenseffect door de sterrenhoop werd het beeld van RXCJ0600-z6 geïntensiveerd en vergroot en leek het in drie of meer delen te zijn verdeeld.
(Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Fujimoto et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope)

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) vonden astronomen een roterend babystelsel ter grootte van de Melkweg in een tijd dat het universum slechts zeven procent van zijn huidige leeftijd was. Dankzij de hulp van het gravitatielenseffect kon het team voor het eerst de aard van kleine en donkere “normale sterrenstelsels” in het vroege universum verkennen, representatief voor de hoofdpopulatie van de eerste sterrenstelsels, wat ons begrip van de beginfase van de evolutie van de melkweg aanzienlijk verbetert.

“Veel van de sterrenstelsels die in het vroege universum bestonden, waren zo klein dat hun helderheid ver onder de limiet van de huidige grootste telescopen op aarde en in de ruimte ligt, waardoor het moeilijk is om hun eigenschappen en interne structuur te bestuderen,” zegt Nicolas Laporte, een Kavli Senior Fellow aan de Universiteit van Cambridge. “Het licht dat uit het sterrenstelsel genaamd RXCJ0600-z6 komt, werd echter sterk vergroot door gravitatielensing, waardoor het een ideaal doelwit was voor het bestuderen van de eigenschappen en structuur van een typische babystelsels.”

Gravitationele lensing is een natuurlijk fenomeen waarbij licht dat wordt uitgezonden door een ver object wordt gebogen door de zwaartekracht van een enorm lichaam zoals een sterrenstelsel of een sterrenhoop op de voorgrond. De naam “gravitationele lensing” is afgeleid van het feit dat de zwaartekracht van het massieve object als een lens werkt. Wanneer we door een zwaartekrachtlens kijken, wordt het licht van verre objecten geïntensiveerd en worden hun vormen uitgerekt. Met andere woorden, het is een “natuurlijke telescoop” die in de ruimte zweeft.

Het ALMA Lensing Cluster Survey (ALCS) team gebruikte ALMA om te zoeken naar een groot aantal sterrenstelsels in het vroege universum die worden vergroot door gravitatielensing. Door de kracht van ALMA te combineren, met behulp van de natuurlijke telescopen, zijn de onderzoekers in staat om zwakkere sterrenstelsels te ontdekken en te bestuderen.

Waarom is het cruciaal om de zwakste sterrenstelsels in het vroege universum te verkennen? Theorie en simulaties voorspellen dat de meeste sterrenstelsels die enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal zijn gevormd klein zijn en dus flauwvallen. Hoewel verschillende sterrenstelsels in het vroege universum eerder zijn waargenomen, waren de bestudeerde sterrenstelsels beperkt tot de meest massieve objecten, en dus de minder representatieve sterrenstelsels, in het vroege universum, vanwege de mogelijkheden van telescopen. De enige manier om de standaardvorming van de eerste sterrenstelsels te begrijpen en een volledig beeld van de vorming van sterrenstelsels te krijgen, is door je te concentreren op de zwakkere en talrijkere sterrenstelsels.

Het ALCS-team voerde een grootschalig observatieprogramma uit dat 95 uur duurde, wat een zeer lange tijd is voor ALMA-waarnemingen, om de centrale regio’s van 33 melkwegclusters te observeren die gravitatielensing kunnen veroorzaken. Een van deze clusters, genaamd RXCJ0600-2007, bevindt zich in de richting van het sterrenbeeld Lepus en heeft een massa die 1000 biljoen keer zo groot is als die van de zon. Het team ontdekte een enkel ver sterrenstelsel dat wordt beïnvloed door de zwaartekrachtlens die door deze natuurlijke telescoop is gemaakt. ALMA ontdekte het licht van koolstofionen en sterrenstof in het sterrenstelsel en stelde samen met gegevens van de Tweelingentelescoop vast dat het sterrenstelsel ongeveer 900 miljoen jaar na de oerknal (12,9 miljard jaar geleden) werd gezien. Verdere analyse van deze gegevens suggereerde dat een deel van deze bron 160 keer helderder wordt gezien dan intrinsiek.

Door de massaverdeling van de cluster van sterrenstelsels nauwkeurig te meten, is het mogelijk om het gravitatielenseffect “ongedaan te maken” en het oorspronkelijke uiterlijk van het uitvergrote object te herstellen. Door gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop en de Very Large Telescope van de European Southern Observatory te combineren met een theoretisch model, slaagde het team erin de werkelijke vorm van het verre sterrenstelsel RXCJ0600-z6 te reconstrueren. De totale massa van dit sterrenstelsel is ongeveer 2 tot 3 miljard keer die van de zon, wat ongeveer 1/100e is van de grootte van ons eigen Melkwegstelsel.

Wat het team verbaasde, is dat RXCJ0600-z6 draait. Traditioneel werd gedacht dat gas in de jonge sterrenstelsels willekeurige, chaotische bewegingen had. Pas onlangs heeft ALMA verschillende roterende jonge sterrenstelsels ontdekt die het traditionele theoretische kader hebben uitgedaagd, maar dit waren verschillende ordes van grootte helderder (groter) dan RXCJ0600-z6.

Onze studie toont voor het eerst aan dat we de interne beweging van zulke zwakke (minder massieve) sterrenstelsels in het vroege universum direct kunnen meten en vergelijken met de theoretische voorspellingen”, zegt Kotaro Kohno, professor aan de Universiteit van Tokio en leider van het ALCS-team.

“Het feit dat RXCJ0600-z6 een zeer hoge vergrotingsfactor heeft, verhoogt ook de verwachtingen voor toekomstig onderzoek”, legt Seiji Fujimoto uit, een DAWN-fellow aan het Niels Bohr Institute. “Dit sterrenstelsel is geselecteerd, onder honderden, om te worden waargenomen door de James Webb Space Telescope (JWST), de volgende generatie ruimtetelescoop die dit najaar wordt gelanceerd. Door gezamenlijke waarnemingen met ALMA en JWST zullen we de eigenschappen van gas en sterren in een babystelsel en zijn interne bewegingen onthullen. Wanneer de Dertig Meter Telescoop en de Extreem Grote Telescoop zijn voltooid, kunnen ze mogelijk clusters van sterren in het sterrenstelsel detecteren en mogelijk zelfs individuele sterren oplossen. Er is een voorbeeld van gravitatielensing dat is gebruikt om een enkele ster op 9,5 miljard lichtjaar afstand te observeren, en dit onderzoek heeft het potentieel om dit uit te breiden tot minder dan een miljard jaar na de geboorte van het universum.”

Deze observatieresultaten werden gepresenteerd in Seiji Fujimoto et al. “ALMA Lensing Cluster Survey: Bright [CII] 158 μm Lines from a Multiply Imaged Sub-L* Galaxy at z = 6.0719” in het Astrophysical Journal op 22 april 2021, en Nicolas Laporte et al. “ALMA Lensing Cluster Survey: a strongly lensed multiply imaged dusty system at z ≥ 6” in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s

Deze site gebruikt Akismet om spam te bestrijden. Ontdek hoe de data van je reactie verwerkt wordt.