Haro 11 de mening van de melkwegclose-up. Afbeelding tegoed: Hubble. Klik om te vergroten
Een klein sterrenstelsel heeft astronomen een glimp laten zien van een tijd waarin de eerste heldere objecten in het universum zich vormden, waardoor de donkere eeuwen na de geboorte van het universum werden beëindigd.
Astronomen uit Zweden, Spanje en de Johns Hopkins University gebruikten NASA's Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) -satelliet om de eerste directe meting te doen van ioniserende straling die lekt uit een dwergstelsel dat een uitbarsting van stervorming ondergaat. Het resultaat, dat gevolgen heeft om te begrijpen hoe het vroege heelal evolueerde, zal astronomen helpen bepalen of de eerste sterren? of een ander type object? eindigde het kosmische donkere tijdperk.
Het team zal de resultaten op 12 januari presenteren op de 207e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, D.C.
Dwergstelsels worden door veel astronomen beschouwd als relikwieën uit een vroeg stadium van het heelal en zijn kleine, zeer zwakke sterrenstelsels die een grote fractie gas en relatief weinig sterren bevatten. Volgens één model van melkwegvorming zijn veel van deze kleinere sterrenstelsels samengevoegd om de grotere van vandaag te vormen. Als dat waar is, kunnen alle nu waargenomen dwergstelsels worden beschouwd als 'fossielen' die erin slaagden te overleven? zonder noemenswaardige veranderingen? uit een eerdere periode.
Onder leiding van Nils Bergvall van het Astronomical Observatory in Uppsala, Zweden, observeerde het team een klein sterrenstelsel, bekend als Haro 11, dat ongeveer 281 miljoen lichtjaar verwijderd is in het zuidelijke sterrenbeeld Sculptor. De analyse van FUSE-gegevens door het team leverde een belangrijk resultaat op: tussen 4 procent en 10 procent van de ioniserende straling van de hete sterren in Haro 11 kan ontsnappen naar de intergalactische ruimte.
Ionisatie is het proces waarbij atomen en moleculen van elektronen worden ontdaan en omgezet in positief geladen ionen. De geschiedenis van het ionisatieniveau is belangrijk voor het begrijpen van de evolutie van structuren in het vroege heelal, omdat het bepaalt hoe gemakkelijk sterren en sterrenstelsels kunnen ontstaan, aldus BG Andersson, een onderzoekwetenschapper bij het Henry A. Rowland Department of Physics and Astronomy at Johns Hopkins, en een lid van het FUSE-team.
'Hoe meer geïoniseerd een gas wordt, hoe minder efficiënt het kan koelen. De afkoelsnelheid bepaalt op zijn beurt het vermogen van het gas om dichtere structuren te vormen, zoals sterren en sterrenstelsels, 'zei Andersson. Hoe heter het gas, hoe kleiner de kans dat er zich structuren vormen, zei hij.
De ionisatiegeschiedenis van het universum onthult daarom wanneer de eerste lichtgevende objecten zich vormden en wanneer de eerste sterren begonnen te schijnen.
De oerknal vond ongeveer 13,7 miljard jaar geleden plaats. In die tijd was het kinderuniversum te heet om licht te laten schijnen. Materie was volledig geïoniseerd: atomen werden opgesplitst in elektronen en atoomkernen, die licht als mist verstrooien. Terwijl het uitzet en vervolgens afkoelt, wordt materie gecombineerd tot neutrale atomen van enkele van de lichtste elementen. De afdruk van deze overgang wordt tegenwoordig gezien als kosmische achtergrondstraling.
Het huidige universum is echter overwegend geïoniseerd; astronomen zijn het er in het algemeen over eens dat deze reïonisatie plaatsvond tussen 12,5 en 13 miljard jaar geleden, toen de eerste grootschalige sterrenstelsels en melkwegclusters ontstonden. De details van deze ionisatie zijn nog steeds onduidelijk, maar zijn van groot belang voor astronomen die deze zogenaamde "donkere tijdperken" van het universum bestuderen.
Astronomen weten niet zeker of de eerste sterren of een ander type object die donkere tijden hebben beëindigd, maar FUSE-waarnemingen van "Haro 11" geven een aanwijzing.
De waarnemingen helpen ook het begrip te vergroten van hoe het universum werd gereïoniseerd. Volgens het team zijn waarschijnlijke bijdragers onder meer de intense straling die werd gegenereerd toen materie in zwarte gaten viel die wat we nu zien als quasars vormden en het weglekken van straling uit gebieden met vroege stervorming. Maar tot nu toe was er geen direct bewijs voor de levensvatbaarheid van dit laatste mechanisme.
"Dit is het laatste voorbeeld waarbij de FUSE-waarneming van een relatief dichtbijgelegen object belangrijke gevolgen heeft voor kosmologische vragen", zegt Dr. George Sonneborn, NASA / FUSE-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Dit resultaat is geaccepteerd voor publicatie door het Europese tijdschrift Astronomy and Astrophysics.
Oorspronkelijke bron: JHU-persbericht
