Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen een groot reservoir van heet gas ontdekt in de cluster-in-wording rond het zogeheten Spinnenwebstelsel.
Het betreft de verste detectie van zulk heet gas tot nu toe.
Clusters behoren tot de grootste objecten in het heelal, en dit resultaat laat zien hoe vroeg deze structuren al begonnen te ontstaan (Nature).
Naast een groot aantal sterrenstelsels, soms wel duizenden, bevatten clusters ook een omvangrijk ‘intraclustermedium’: heet gas dat de ruimte tussen de sterrenstelsels vult en meer massa heeft dan de sterrenstelsels zelf.
Tot nog toe was dit gas alleen waargenomen in volgroeide clusters van relatief nabije sterrenstelsels.
Om meer te weten te komen over het ontstaan van clusters wilde een team van astronomen, onder leiding van Luca Di Mascolo de universiteit van Triëst (Italië), daarom een verre jonge cluster onder de loep nemen.
Een van de meest veelbelovende kandidaten was de Spinnenweb-protocluster, die we waarnemen op een moment dat het heelal nog maar drie miljard jaar oud was. Hoewel het de best onderzochte protocluster betreft, was het nog niet gelukt om een daarin aanwezig intraclustermedium te detecteren.
De ontdekking van een groot reservoir van heet gas in de Spinnenweb-protocluster zou erop wijzen dat het systeem op weg is om een echte, persistente cluster van sterrenstelsels te worden in plaats van uiteen te vallen.
Het is het team van Di Mascolo gelukt om het intraclustermedium in de Spinnenweb-protocluster op te sporen via het zogeheten thermische Soenjajev-Zeldovitsj-effect.
Dit effect treedt op wanneer licht van de kosmische achtergrondstraling – de reststraling van de oerknal – door het intraclustermedium heen gaat.
Bij de wisselwerking met de snel bewegende elektronen in het hete gas wint dit licht een beetje energie en verandert het enigszins van kleur oftewel golflengte.
Hierdoor werpt de cluster bij bepaalde golflengten als het ware een schaduw over de kosmische achtergrondstraling.
Door deze schaduwen te meten, kunnen astronomen niet alleen het bestaan van het hete gas afleiden, maar ook de massa ervan schatten en de vorm ervan in kaart brengen.
De onderzoekers hebben vastgesteld dat de Spinnenweb-protocluster een enorm reservoir van heet gas bevat met een temperatuur van enkele tientallen miljoenen graden Celsius. Eerder was al koud gas in deze protocluster ontdekt, maar de massa van het hete gas dat nu is opgespoord, is duizenden malen groter.
De ontdekking wijst erop dat de Spinnenweb-protocluster de komende tien miljard jaar kan uitgroeien tot een zware cluster van sterrenstelsels, waarbij zijn massa met minstens een factor tien zal toenemen. (EE)
(Image Credit: ESO/Di Mascolo et al.; HST: H. Ford)
