Onderzoekers van de Universiteit van Birmingham hebben de nieuwe generatie röntgenruimte-observatoria gebruikt om fossiele sterrenstelsels te bestuderen - oude groepen van sterrenstelsels waarin alle grote sterrenstelsels geleidelijk zijn samengesmolten tot één centraal reusachtig sterrenstelsel.
De astronomen ontdekten een opmerkelijke concentratie van donkere en normale materie in de kernen van deze geïsoleerde sterrenstelsels, vergeleken met de massaverdeling in normale melkweggroepen.
Veel sterrenstelsels, waaronder onze Melkweg, bevinden zich in groepen. Soms ervaren ze hechte ontmoetingen met andere leden van de groep. Computersimulaties voorspellen dat dergelijke interacties ervoor zorgen dat grote sterrenstelsels langzaam naar het centrum van de groep draaien, waar ze kunnen samensmelten tot één gigantisch sterrenstelsel, dat geleidelijk al zijn buren opslokt.
Aangezien veel melkweggroepen uitgebreide halo's van heet gas en donkere materie bezitten, werd tien jaar geleden voorspeld dat er een klasse van systemen genaamd fossiele groepen zou moeten bestaan, waarin alle grote sterrenstelsels zijn samengevoegd tot één centraal reuzenstelsel. Dit zou worden omgeven door een röntgenstralenwolk van heet gas die zich naar buiten uitstrekt tot vele galactische stralen.
Toen we voor het eerst de grote halo's van heet gas ontdekten waarin enkele zeer compacte groepen sterrenstelsels zijn ingebed, realiseerden we ons dat slechts een paar miljard jaar verdere evolutie een enkel, gigantisch, versmolten sterrenstelsel zou achterlaten in het centrum van een heldere X- Ray Halo, zei Trevor Ponman, de leider van de Birmingham-groep die deze voorspelling deed en vervolgens in 1994 de eerste fossiele groep ontdekte.
Theorieën suggereerden ook dat fossiele groepen die in nog grotere clusters van sterrenstelsels vallen mogelijk verantwoordelijk zijn voor de gigantische elliptische sterrenstelsels die vaak in de centra van dergelijke clusters voorkomen.
Het team van Birmingham heeft de afgelopen twee jaar zes waarschijnlijke fossiele groepen waargenomen, gebruikmakend van het scherpe zicht van NASA's Chandra X-Ray Space Observatory en de hoge gevoeligheid van ESA's die in een baan om de XMM-Newton X-ray observatorium draaien. De zes fossiele groepen bevinden zich tot op twee miljard lichtjaar van de aarde. Het hoofddoel van het team was het onderzoeken van de mechanismen waarmee fossiele groepen en gigantische elliptische sterrenstelsels worden gevormd.
De sleutel tot de studie was de verspreiding van donkere materie in de fossiele groepen. Deze mysterieuze materie omvat meer dan 80 procent van de massa van het heelal, maar de aard ervan is onbekend. Donkere materie is nooit direct gedetecteerd, maar de aanwezigheid ervan wordt afgeleid door de zwaartekrachtinvloed op gewone materie.
Het grote elliptische sterrenstelsel NGC 6482 was van bijzonder belang voor het team, omdat het de meest bekende fossiele groep is, en kon tot in detail worden bestudeerd. Deze geïsoleerde reus, die schijnt met het equivalent van 110 miljard zonnen, bevindt zich op 100 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Hercules. Met behulp van Chandras Advanced CCD Imaging Spectrometer gebruikten Habib Khosroshahi, Trevor Ponman en Laurence Jones waarnemingen van het hete gas om de verspreiding van donkere materie in NGC 6482 te traceren. Het gas wordt verwarmd tot een temperatuur van 10 miljoen graden Celsius, voornamelijk als gevolg van schokken verwarming als gevolg van instorting van de zwaartekracht.
Habib Khosroshahi sprak vandaag op de RAS National Astronomy Meeting in Birmingham en beschreef de ontdekking van een opmerkelijke concentratie van donkere materie in de kern van NGC 6482. Khosroshahi beschreef ook nog twee voorbeelden van hoge massaconcentratie in meer massieve en verder weg gelegen fossiele sterrenstelsels zowel de Chandra- als de XMM-Newton-telescoop, hoewel de behuizing van NGC 6482 uniek is, omdat het mogelijk is om het midden van het systeem nauwkeuriger te onderzoeken.
Volgens Khosroshahi bleek de concentratie van massa in het centrum van deze oude melkweggroepen, die meestal in de vorm van donkere materie is, typisch vijf keer hoger te zijn dan in normale melkweggroepen met een vergelijkbare massa en halogrootte. Deze centrale massaconcentratie ondersteunt het idee dat fossiele groepen zoals NGC 6482 zeer oude structuren zijn die instortten lang voordat de typische groepen van sterrenstelsels zich vormden. 'De verklaring voor zo'n gecentraliseerde verdeling van donkere materie zou kunnen zijn dat het systeem bij zeer hoge roodverschuiving ontstond toen het heelal nog erg jong en dicht was,' zei Khosroshahi.
Het grote voordeel van fossiele groepen in vergelijking met normale groepen is dat er geen grote interactie tussen sterrenstelsels plaatsvindt, die het hete gas kan roeren, voegde hij eraan toe. Daarom bieden ze ideale laboratoria om de eigenschappen van zichtbare materie in de vorm van gas en sterren te bestuderen, evenals hun container, de donkere materie.
Oorspronkelijke bron: RAS News Release
