De Planck-missie scant de hemel in microgolven en heeft zijn allereerste beelden van sterrenstelselclusters verkregen en een voorheen onbekende supercluster gevonden die tot een van de grootste objecten in het heelal behoort. De supercluster heeft een effect op de kosmische microgolfachtergrond en de waargenomen vervormingen van het CMB-spectrum worden gebruikt om de verstoringen van de dichtheid van het universum te detecteren met behulp van het zogenaamde Sunyaev-Zel'dovich-effect (SZE). Het is voor het eerst dat met de SZE een supercluster wordt ontdekt. In samenwerking heeft het ruimtevaartuig XMM Newton de vondst in röntgenstralen bevestigd.
Het Sunyaev-Zel’dovich Effect (SZE) -effect beschrijft de verandering van energie die CMB-fotonen ervaren wanneer ze een melkwegcluster tegenkomen terwijl ze naar ons toe reizen, waarbij een kenmerkende handtekening op de CMB zelf wordt gedrukt. De SZE is een uniek hulpmiddel om sterrenstelselclusters te detecteren, zelfs bij hoge roodverschuiving. Planck kan over negen verschillende microgolffrequenties (van 30 tot 857 GHz) kijken om alle bronnen van besmetting van de CMB te verwijderen, en zal na verloop van tijd het hopelijk meest scherpe beeld van het vroege heelal ooit opleveren.
"Terwijl de fossiele fotonen van de oerknal het heelal doorkruisen, interageren ze met de materie die ze tegenkomen: wanneer ze bijvoorbeeld door een melkwegcluster reizen, verspreiden de CMB-fotonen vrije elektronen die zich in het hete gas bevinden dat de cluster vult," zei Nabila Aghanim van het Institut d'Astrophysique Spatiale in Orsay, Frankrijk, een vooraanstaand lid van de groep van Planck-wetenschappers die SZE-clusters en secundaire anisotropieën onderzoekt. "Deze botsingen herverdelen de frequenties van fotonen op een bepaalde manier waardoor we de tussenliggende cluster kunnen isoleren van het CMB-signaal."
Omdat de hete elektronen in de cluster veel energieker zijn dan de CMB-fotonen, zorgen interacties tussen de twee er meestal voor dat de fotonen verstrooid worden naar hogere energieën. Dit betekent dat wanneer we naar de CMB kijken in de richting van een cluster van sterrenstelsels, er een tekort aan fotonen met lage energie en een overschot aan meer energetische fotonen wordt waargenomen.
Het SZE-signaal van de nieuw ontdekte supercluster komt voort uit de som van het signaal van de drie individuele clusters, met een mogelijke extra bijdrage van een intercluster filamentaire structuur. Dit geeft belangrijke aanwijzingen over de distributie van gas op zeer grote schaal, wat op zijn beurt cruciaal is voor het traceren van de onderliggende distributie van donkere materie.
"De waarnemingen van XMM-Newton hebben aangetoond dat een van de kandidaatclusters in feite een supercluster is die bestaat uit ten minste drie individuele, enorme clusters van sterrenstelsels, die alleen Planck niet had kunnen oplossen", zegt Monique Arnaud, die de Planck-groep leidt bronnen op met XMM-Newton.
"Het is voor het eerst dat via de SZE een supercluster wordt ontdekt", aldus Aghanim. "Deze belangrijke ontdekking opent een gloednieuw venster op superclusters, een aanvulling op de waarnemingen van de individuele sterrenstelsels daarin."
Superclusters zijn grote samenstellingen van groepen en clusters van sterrenstelsels, gelegen op de snijpunten van vellen en filamenten in het piekerige kosmische web. Aangezien clusters en superclusters de verspreiding van zowel lichtgevende als donkere materie door het heelal volgen, is hun observatie cruciaal om te onderzoeken hoe kosmische structuren gevormd en geëvolueerd zijn.
Het eerste Planck-onderzoek naar de hele hemel begon medio augustus 2009 en werd in juni 2010 afgerond. Planck zal tot eind 2011 gegevens blijven verzamelen, gedurende welke periode het vier scans van de hele hemel zal voltooien.
Het Planck-team analyseert momenteel de gegevens van de eerste all-sky-enquête om zowel bekende als nieuwe melkwegclusters te identificeren voor de vroege Sunyaev-Zel'dovich-catalogus, die in januari 2011 zal worden vrijgegeven.
Bron: ESA
