Persbericht

XXL-jacht op clusters van sterrenstelsels

Waarnemingen met ESO-telescopen geven het onderzoek van de donkere kant van het heelal een extra dimensie

15 december 2015

ESO-telescopen hebben een internationaal team van astronomen in staat gesteld om een derde dimensie te geven aan de grootste structuren in het heelal die door de zwaartekracht bijeen worden gehouden: clusters van sterrenstelsels. Samen met telescopen elders ter wereld en in de ruimte, doen de VLT en de NTT mee aan de XXL-survey – een van de grootste zoektochten naar clusters ooit.

Clusters zijn reusachtige samenscholingen van sterrenstelsels die onderdak bieden aan enorme hoeveelheden gas dat zo heet is, dat het röntgenstraling uitzendt. Deze structuren komen astronomen goed van pas, omdat hun bouw vermoedelijk sterk is beïnvloed door twee mysterieuze kosmische bestanddelen: de donkere materie en de donkere energie. Door hun eigenschappen op verschillende momenten in de geschiedenis van het heelal te onderzoeken, kunnen clusters inzicht geven in die – slecht begrepen – donkere kant van het heelal.

Het team, bestaande uit meer dan honderd astronomen van over de hele wereld, is in 2011 met hun jacht op de kosmische kolossen begonnen. De energierijke röntgenstraling die hun locaties verraadt wordt geabsorbeerd door de aardatmosfeer, maar kan worden gedetecteerd met röntgensatellieten in de ruimte. Daarom hebben ze een survey met ESA’s XMM-Newton – de langdurigste die ooit met deze satelliet is uitgevoerd – gecombineerd met waarnemingen van ESO en andere sterrenwachten. Het resultaat is de XXL-survey: een enorme, nog groeiende verzameling gegevens die op uiteenlopende golflengten zijn verzameld [1].

‘Het hoofddoel van de XXL-survey is om een duidelijk afgebakende steekproef te verkrijgen van circa 500 clusters waarvan de verste eruit zien zoals ze waren toen het heelal half zo oud was als nu,’ aldus principal investigator Marguerite Pierre van CEA in Saclay, Frankrijk.

Bij de jacht op grote aantallen onbekende clusters heeft de röntgensatelliet XMM-Newton twee stukken hemel in beeld gebracht, die elk honderden keren zo groot zijn als de volle maan. Het XXL-surveyteam heeft nu een reeks artikelen gepubliceerd, waarin ze hun bevindingen geven over de honderd helderste clusters die daarbij zijn ontdekt [2].

Om het licht van de sterrenstelsels in deze clusters nauwkeurig te analyseren, zijn waarnemingen gedaan met het EFOSC2-instrument van de New Technology Telescope (NTT) en het FORS-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT). Deze cruciale waarnemingen stelden het team in staat om de afstanden van de clusters te bepalen. Dat is nodig om de driedimensionale voorstelling van het heelal te kunnen maken, die nodig is om de hoeveelheden donkere materie en donkere energie te meten [3].

Naar verwachting zal de XXL-survey tal van spannende en onverwachte resultaten opleveren. Zelfs nu pas een vijfde van de oogst binnen is, zijn al enkele verrassende ontdekkingen gedaan.

Eén artikel beschrijft de ontdekking van vijf nieuwe superclusters – clusters van clusters – naast de reeds bekende superclusters waartoe ook onze Laniakea Supercluster behoort.

In een ander artikel doen de auteurs verslag van vervolgwaarnemingen van één bepaalde cluster (XLSSC-116) op meer dan 6 miljard lichtjaar afstand [4]. In deze cluster is met het MUSE-instrument van de VLT een ongewoon heldere, diffusie lichtbron waargenomen.

‘Het is voor het eerst dat we het diffuse licht in een verre cluster gedetailleerd hebben kunnen onderzoeken, wat illustratief is voor de betekenis van MUSE voor belangrijke onderzoeken als deze,’ verklaart mede-auteur Christoph Adami van het Laboratoire d’Astrophysique in Marseille, Frankrijk.

Het team heeft de gegevens ook gebruikt om het idee te bevestigen dat vroegere clusters kleinschalige versies van de huidige waren – een belangrijke ontdekking voor ons begrip van de manier waarop clusters in de loop van de kosmische geschiedenis zij geëvolueerd.

Door eenvoudig de clusters in de XXL-data te tellen, kon ook een merkwaardig eerder resultaat worden bevestigd: verre clusters zijn minder talrijk dan was voorspeld op basis van de kosmologische parameters die met ESA’s ruimtetelescoop Planck zijn gemeten. De oorzaak van deze discrepantie is onbekend, maar het team hoopt hier met behulp van de complete steekproef van clusters in 2017 meer duidelijkheid over te kunnen geven.

Deze vier belangrijke resultaten zijn slechts een voorproefje van wat deze omvangrijke survey van enkele van de zwaarste objecten in het heelal gaat opleveren.

Noten

[1] De XXL-survey combineert archiefgegevens met nieuwe waarnemingen van clusters over een golflengtegebied dat zich uitstrekt van 1x10^–4 μm (röntgen, waargenomen met XMM) tot meer dan een meter (waargenomen met de Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).

[2] De clusters die in de dertien artikelen worden beschreven, hebben roodverschuivingen van z = 0,05 tot z = 1,05. Daarmee bestrijken ze de periode van enkele honderden miljoenen tot 8 miljard jaar geleden.

[3] Om clusters goed te kunnen onderzoeken, moeten hun exacte afstanden bekend zijn. Het is mogelijk om hun afstanden te schatten door hun kleuren op verschillende golflengten te meten, maar voor dit onderzoek waren nauwkeurige spectroscopische metingen van de roodverschuiving nodig. Ook is gebruik gemaakt van al bestaande spectroscopische roodverschuivingsbepalingen die gedaan zijn in het kader van de VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS), de VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) en de GAMA-survey.

[4] Deze cluster bevindt zich op een roodverschuiving van z = 0,543.

Meer informatie

Een beschrijving van de survey en enkele vroege wetenschappelijke resultaten worden gepresenteerd in een reeks artikelen die op 15 december 2015 in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics verschijnen.

Een volledige lijst van leden van het XXL-team is hier te vinden.

XXL is een internationaal project rond een XMM Very Large Programme, dat twee extragalactische velden van 25 vierkante graad in kaart brengt tot een gevoeligheid (voor puntbronnen) van 5 x 10^-15 erg cm^-2 s^-1 in de 0,5 - 2 keV-band. De XXL-website is te vinden op http://irfu.cea.fr/xxl. Informatie over vervolgonderzoeken op andere golflengten is te vinden op http://xxlmultiwave.pbworks.com/.

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch 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 specifiek is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

•  XXL Survey

•  Wetenschappelijke artikelen

Contact

Marguerite Pierre
CEA
Saclay, France
E-mail: marguerite.pierre@cea.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mob: +49 151 1537 3591
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