Persbericht

Reusachtige gasklodder in de ruimte gloeit van binnen

VLT ontdekt dat energiebron in inwendige van oerwolk zit

17 augustus 2011

Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope hebben meer inzicht gegeven in de energiebron van een zeldzame grote wolk van gloeiend gas in het vroege heelal. De waarnemingen laten voor het eerst zien dat deze reusachtige ‘Lyman-alfa-blob’ – een van de grootste individuele objecten die we kennen – zijn energie moet ontlenen aan sterrenstelsels in zijn inwendige. Dit resultaat verschijnt op 18 augustus in het tijdschrift Nature.

Een team van astronomen heeft ESO’s Very Large Telescope (VLT) gebruikt om een merkwaardig object te onderzoeken: een zogeheten Lyman-alfa-blob [1]. Deze kolossale, heldere, zeldzame structuren worden doorgaans aangetroffen op plaatsen in het jonge heelal waar zich materie heeft verzameld. Het team ontdekte dat het licht van een van deze ‘gasklodders’ gepolariseerd is [2]. In het dagelijks leven wordt gepolariseerd licht bijvoorbeeld gebruikt om 3D-effecten te creëren in bioscoopfilms [3]. Het is voor het eerst dat polarisatie is waargenomen bij een Lyman-alfa-blob, en deze waarneming geeft mogelijk antwoord op de vraag waar deze zijn energie vandaan haalt.

‘We hebben voor het eerst aangetoond dat de gloed van dit raadselachtige object bestaat uit het verstrooide licht van heldere sterrenstelsels binnen de gaswolk, en dus niet van het gas zelf afkomstig is,’ legt hoofdauteur Matthew Hayes (Universiteit van Toulouse, Frankrijk) uit.

Lyman-alfa-blobs behoren tot de grootste objecten in het heelal. Het zijn reusachtige wolken van waterstofgas met afmetingen van enkele honderdduizenden lichtjaren (een paar keer zo groot als het Melkwegstelsel), die net zo veel energie produceren als de helderste sterrenstelsels. Ze worden doorgaans op grote afstanden gevonden, waardoor we ze zien zoals ze waren toen het heelal slechts een paar miljard jaar oud was. Ze spelen om die reden een belangrijke rol bij het onderzoek naar het ontstaan en de evolutie van sterrenstelsels in het vroege heelal. Maar waar de energie voor hun grote helderheid vandaan komt, bleef onduidelijk.

Het team onderzocht een van de langst bekende en helderste van deze blobs. Het object, dat bekendstaat als LAB-1 en in het jaar 2000 werd ontdekt, staat zo ver weg dat zijn licht er 11,5 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Met een middellijn van ongeveer 300.000 lichtjaar is LAB-1 ook een van de grootste in zijn soort. In zijn inwendige bevinden zich verscheidene primitieve sterrenstelsels, waaronder een actief stelsel [4].

Er bestaan diverse theorieën die de Lyman-alfa-blobs proberen te verklaren. Een ervan stelt dat ze gaan gloeien als koel gas door de sterke zwaartekracht van de blob naar binnen wordt getrokken en daardoor heet wordt. Volgens een andere theorie is hun gloed afkomstig van heldere objecten in hun inwendige: sterrenstelsels die druk bezig zijn nieuwe sterren te produceren, of vraatzuchtige zwarte gaten bevatten die materie opslokken. De nieuwe waarnemingen laten zien dat het ingebedde sterrenstelsels zijn, in plaats van aangetrokken gas, die LAB-1 van energie voorzien.

Het onderzoeksteam toetste de beide theorieën door te meten of het licht van de blob gepolariseerd was. Door te onderzoeken hoe licht gepolariseerd is, kunnen astronomen meer te weten komen over de fysische processen die het licht veroorzaken, of over wat er onderweg naar de aarde met dat licht is gebeurd. Als licht wordt weerkaatst of verstrooid, wordt het gepolariseerd en dat subtiele effect kan met een gevoelig instrument worden gemeten. Het meten van de polarisatie van het licht van een Lyman-alfa-blob is, vanwege de grote afstand, echter een moeizame aangelegenheid.

‘Deze waarnemingen waren niet mogelijk geweest zonder de VLT en zijn FORS-instrument. We hadden echt twee dingen nodig: een telescoop met een spiegel van ten minste acht meter om genoeg licht te kunnen verzamelen, en een camera die in staat is om de polarisatie van licht te meten. Niet veel sterrenwachten hebben deze combinatie in huis,’ aldus mede-auteur Claudia Scarlata.

Door het object gedurende ongeveer vijftien uur met de Very Large Telescope te observeren, ontdekte het team dat het licht van de Lyman-alfa-blob LAB-1 in een ring om het centrale gebied gepolariseerd was, maar in het centrum zelf niet. Dit effect laat zich bijna niet verklaren met gas dat onder invloed van de zwaartekracht naar de blob toe valt, maar is precies wat verwacht wordt als het licht afkomstig is van sterrenstelsels in het hart van de oerwolk, dat door gas is verstrooid.

De astronomen willen nu meer van deze objecten waarnemen, om te zien of hetzelfde effect ook bij andere blobs te zien is.

Noten

[1] De naam is gebaseerd op het feit dat deze blobs licht van een bepaalde golflengte uitzenden dat ‘Lyman-alfa-straling’ wordt genoemd. Dit licht ontstaat als elektronen in waterstofatomen van de op één na laagste naar de laagste energietoestand terugvallen.

[2] Wanneer lichtgolven gepolariseerd zijn, hebben hun samenstellende elektrische en magnetische velden een specifieke oriëntatie. Bij ongepolariseerd licht hebben deze velden geen voorkeursrichting en zijn hun oriëntaties willekeurig.

[3] Het 3D-effect ontstaat door ervoor te zorgen dat het linkeroog een iets ander beeld ziet dan het rechteroog. De truc die in sommige 3D-bioscopen wordt gebruikt, is gebaseerd op gepolariseerd licht: polarisatiefilters in de bril zorgen ervoor dat het licht dat het linkeroog binnenkomt anders gepolariseerd is dan het licht dat het rechteroog bereikt.

[4] Actieve stelsels zijn sterrenstelsels met een heldere kern die zijn energie waarschijnlijk ontleent aan een superzwaar zwart gat. Hun licht is afkomstig van materie die verhit raakt terwijl zij naar het zwarte gat wordt getrokken.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation’ van Hayes et al., dat op 18 augustus 2011 in het tijdschrift Nature verschijnt.

Het onderzoeksteam bestaat uit Matthew Hayes (Universiteit van Toulouse, Frankrijk en de Sterrenwacht van Genève, Zwitserland), Claudia Scarlata (Universiteit van Minnesota en het Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Pasadena, VS) en Brian Siana (Universiteit van Californië, Riverside, VS).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien 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 staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. 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 Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Onderzoeksartikel in Nature
• Foto’s van de VLT

Contact

Dr Matthew Hayes
Institute of Research into Astrophysics and Planetology
University of Toulouse, Toulouse, France
Tel: +33 5 61 33 28 60
Mob: +33 7 77 36 10 70
E-mail: matthew.hayes@ast.obs-mip.fr

Dr Claudia Scarlata
Institute for Astrophysics, School of Physics and Astronomy
University of Minnesota, Minneapolis, USA
Tel: +1 612 626 1811
E-mail: scarlata@astro.umn.edu

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