Afbeelding tegoed: Chandra
Nieuwe afbeeldingen gemaakt door het Chandra X-Ray Observatory tonen sterrenstelsels in een energetische fase in hun ontwikkeling. Astronomen geloven dat dit slechts een fase in een langere cyclus is waarin gas afkoelt om sterrenstelsels te vormen, die vervolgens samensmelten en een superzwaar zwart gat vormen. Straalt heet gas weg van het zwarte gat en veegt alle materie weg, waardoor het gas de kans krijgt om af te koelen? en dan begint de cyclus opnieuw.
Afbeeldingen gemaakt door NASA's Chandra X-ray Observatory hebben twee verre kosmische bouwplaatsen onthuld die bruisen van activiteit. Deze ontdekking laat zien hoe supergrote zwarte gaten de groei van enorme sterrenstelsels in het verre universum regelen.
Röntgenstralen werden gedetecteerd uit enorme wolken van hoogenergetische deeltjes rond de sterrenstelsels 3C294 en 4C41.17, die respectievelijk 10 en 12 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd zijn. De energetische deeltjes zijn achtergebleven van eerdere explosieve gebeurtenissen die via de röntgenstralen en radiostralen kunnen worden teruggevoerd naar de supergrote zwarte gaten in de centra van de sterrenstelsels.
"Deze sterrenstelsels onthullen een energetische fase waarin een supermassief zwart gat aanzienlijke energie overbrengt in het gas rond de sterrenstelsels", zegt Andrew Fabian van de Engelse universiteit van Cambridge, hoofdauteur van een paper over 3C294, dat verschijnt in een aanstaande uitgave van de Monthly Kennisgevingen van de Royal Astronomical Society. "Dit lijkt cruciaal te zijn om de raadselachtige eigenschappen van de huidige sterrenstelsels te verklaren, vooral die welke in grote clusters samenkomen", zei hij.
Het beeld dat opkomt is van een grote kosmische cyclus. Een dicht gebied van intergalactisch gas koelt af om verschillende kleinere sterrenstelsels te vormen, die samensmelten tot een groter sterrenstelsel met een super massief zwart gat. Het sterrenstelsel en het centrale zwarte gat blijven groeien totdat de energie die wordt gegenereerd door stralen uit de buurt van het vraatzuchtige zwarte gat, de val van materie in het zwarte gat stopt. Miljoenen jaren nadat de jetactiviteit afneemt, zal de materie weer in het zwarte gat vallen en begint de cyclus opnieuw.
Zowel 3C294 als 4C41.17 bevinden zich in gebieden van de ruimte met ongewoon hoge aantallen sterrenstelsels. Het gas en de sterrenstelsels die deze sterrenstelsels omringen, zullen uiteindelijk instorten en clusters van sterrenstelsels vormen, enkele van de meest massieve objecten in het universum. Hoewel 3C294 en 4C41.17 tot gigantische afmetingen zullen groeien, blijft hun groei door de opeenhoping van omringende materie die honderden miljarden sterren vormt, niet ongecontroleerd.
"Het is alsof de natuur probeert een gewichtslimiet op te leggen aan de omvang van de meest massieve sterrenstelsels", zegt Caleb Scharf van de Columbia University, New York, en hoofdauteur van een paper over 4C41.17 dat zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal. 'De observaties van Chandra hebben ons een belangrijke aanwijzing gegeven over hoe dit gebeurt. De hoogenergetische stralen geven de supergrote zwarte gaten een groter bereik om de groei van deze sterrenstelsels te reguleren, 'zei hij.
In 3C294 en 4C41.17 hebben de hete kolkende inferno's rond hun supergrote zwarte gaten magnetische stralen van hoogenergetische deeltjes gelanceerd die voor het eerst werden geïdentificeerd door radiotelescopen. Deze stralen, die ook door Chandra werden gedetecteerd, hebben stof- en gaswolken meegevoerd en hebben bijgedragen tot de vorming van miljarden nieuwe sterren. De stoffige, stervormende wolken van 4C41.17, de krachtigste bron van infraroodstraling die ooit is waargenomen, zijn ingebed in nog grotere gaswolken.
Astronomen hebben onlangs de Keck-sterrenwacht gebruikt om deze grotere wolken met een temperatuur van 10.000 graden te observeren. Deze wolken zijn overgebleven materiaal van de formatie van de melkweg en zouden bij afwezigheid van een warmtebron snel moeten zijn afgekoeld door straling.
"Het is veelbetekenend dat de warme gaswolken nauw samenvallen met de grootste mate van röntgenstraling", zegt Michiel Reuland van Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Californië, een co-auteur op het 4C41.17-papier en een document dat het Keck-observatorium beschrijft werk. "De resultaten van Chandra laten zien dat hoogenergetische deeltjes of straling de nodige energie kunnen leveren om deze wolken te verlichten", zei hij.
De meeste röntgenstralen van 4C41.17 en 3C294 zijn het gevolg van botsingen van energetische elektronen met de kosmische achtergrond van fotonen die in het hete vroege heelal zijn geproduceerd. Omdat deze sterrenstelsels ver weg zijn, is hun waargenomen straling ontstaan toen het universum jonger was en de achtergrond intenser. Dit effect versterkt de röntgenstraling en helpt astronomen om verre sterrenstelsels te bestuderen.
NASA's Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Beheert het Chandra-programma. TRW, Inc., Redondo Beach, Californië, is de hoofdaannemer van het ruimtevaartuig. Het Chandra X-ray Center van het Smithsonian beheert de wetenschap en vluchtactiviteiten vanuit Cambridge, Mass., Voor het Office of Space Science, NASA Headquarters, Washington.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
