Persbericht

De verste volgroeide cluster van sterrenstelsels

Jong, maar verrassend volwassen

9 maart 2011

Astronomen hebben een armada aan telescopen op de grond en in de ruimte, waaronder de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op de Paranal in Chili, gebruikt om de afstand van de verst bekende volwassen cluster van sterrenstelsels te meten. Hoewel deze cluster gezien wordt op een moment dat het heelal minder dan een kwart van zijn huidige leeftijd had, lijkt de verre cluster verrassend veel op zijn huidige soortgenoten.

"We hebben de afstand gemeten tot de verste volwassen cluster van sterrenstelsels die ooit gevonden is", zegt Raphael Gobat (CEA, Parijs) – eerste auteur van het onderzoek waarbij waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope (VLT) zijn gebruikt. "Het verrassende is dat als we beter naar deze cluster kijken, hij er helemaal niet jong uitziet: veel van de sterrenstelsels zijn tot rust gekomen en lijken niet op de stervormende sterrenstelsels die gebruikelijk zijn in het jonge heelal." 

Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal die door de zwaartekracht bijeengehouden worden. Astronomen gaan ervan uit dat clusters in de loop van de tijd groter worden, en dat zware clusters dus schaars moeten zijn in het vroege heelal. Hoewel nog verder weg gelegen clusters zijn waargenomen, lijken dat jonge clusters te zijn waarvan het ontstaansproces nog niet voltooid is.

Het internationale team van astronomen gebruikte de krachtige instrumenten VIMOS en FORS2 van ESO’s VLT om de afstanden te meten van enkele vlekjes die deel uitmaken van een merkwaardige groepering van zeer zwakke, rode objecten die met de Spitzer-ruimtetelescoop zijn ontdekt. Deze groep, die CL J1449+0856 heet [1], heeft alle kenmerken van een zeer verre cluster van sterrenstelsels [2]. Uit de resultaten blijkt dat we hier inderdaad te maken hebben met een cluster zoals die was toen het heelal ongeveer drie miljard jaar oud was – minder dan een kwart van zijn huidige leeftijd [3].

Toen het team eenmaal de afstand tot dit zeer zeldzame object kende, richtten de astronomen de Hubble-ruimtelescoop van NASA/ESA en telescopen op de grond, waaronder de VLT, op de afzonderlijke sterrenstelsels. Dat nauwkeurige vervolgonderzoek leverde aanwijzingen op dat deze stelsels geen nieuwe sterren vormen, maar zijn opgebouwd uit sterren die al bijna een miljard jaar oud zijn. Dit maakt de cluster tot een volgroeid object dat qua massa vergelijkbaar is met de Virgo-cluster – de meest nabije rijke cluster van sterrenstelsels in onze omgeving.

Dat CL J1449+0856 volwassen is, blijkt ook uit waarnemingen (met de ESA-satelliet XMM-Newton) van de röntgenstraling die de cluster uitzendt. Deze röntgenstraling moet afkomstig zijn van een zeer hete wolk van ijl gas dat de ruimte tussen de sterrenstelsels vult, en het meest geconcentreerd is in het centrum van de cluster. Ook dat wijst erop dat het gaat om een volwassen cluster van sterrenstelsels die stevig bijeengehouden wordt door zijn eigen zwaartekracht. Erg jonge clusters hebben namelijk nog niet de tijd gehad om heet gas op deze manier vast te houden.

Gobat concludeert dan ook: "Deze nieuwe resultaten bevestigen het idee dat er al volwassen clusters bestonden toen het heelal minder dan een kwart van zijn huidige leeftijd had. Volgens de huidige inzichten moeten zulke clusters heel schaars zijn, en heb je dus veel geluk nodig om er eentje te vinden. Maar als uit verdere waarnemingen blijkt dat er veel meer van deze clusters zijn, zullen we onze ideeën over het vroege heelal moeten bijstellen."

Noten

[1] De vreemde naam verwijst naar de hemelpositie van het object.

[2] Dat de sterrenstelsels op de foto rood lijken, komt deels doordat ze vermoedelijk vooral uit koele, rode sterren bestaan. Daar komt nog bij dat de uitdijing van het heelal ervoor heeft gezorgd dat de golflengte van het licht dat deze verre stelsels hebben uitgezonden is toegenomen, waardoor het grotendeels in de vorm van infraroodstraling op aarde aankomt.

[3] De astronomen maten de afstand tot de cluster door zijn licht met een spectrograaf in zijn samenstellende kleuren te ontleden. Vervolgens vergeleken zij dit spectrum met dat van een soortgelijk object in het nabije heelal. Dit stelde hen in staat om de roodverschuiving van de verre sterrenstelsels te meten – een maat die aangeeft hoeveel groter het heelal is geworden sinds het licht door de stelsels werd uitgezonden. Ze vonden een roodverschuiving van 2,07, wat betekent dat de cluster wordt gezien zoals hij ongeveer drie miljard jaar na de oerknal was.

Meer informatie

Dit onderzoek wordt gepresenteerd in het artikel ‘A mature cluster with X-ray emission at z = 2.07’, door R. Gobat et al., in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Het team bestaat uit R. Gobat (Laboratoire AIM-Paris-Saclay, Frankrijk), E. Daddi (AIM-Paris), M. Onodera (ETH Zürich, Zwitserland), A. Finoguenov (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), A. Renzini (INAF–Osservatorio Astronomico di Padova, Italië), N. Arimoto (National Astronomical Observatory of Japan), R. Bouwens (Lick Observatory, Santa Cruz, VS), M. Brusa (ETH), R.-R. Chary (California Institute of Technology, VS), A. Cimatti (Università di Bologna, Italië), M. Dickinson (NOAO, Tucson, VS), X. Kong (University of Science and Technology of China) en M.Mignoli (INAF – Osservatorio Astronomico di Bologna, Italië).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. ESO wordt ondersteund door 15 landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staat ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste sterrenkundige project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel
• Foto’s van de VLT

Contact

Dr Raphael Gobat
Laboratoire AIM-Paris-Saclay, CEA/DSM-CNRS–Université Paris Diderot
Gif-sur-Yvette, France
Tel: +33 1 69 08 60 01
E-mail: raphael.gobat@cea.fr

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media