Persbericht

Een cluster en een zee van sterrenstelsels

5 mei 2010

ESO heeft vandaag een opname vrijgegeven van duizenden verafgelegen sterrenstelsels die behoren tot Abel 315, een zwaar cluster van sterrenstelsels. Deze groep sterrenstelsels is slechts het spreekwoordelijke ‘topje van de ijsberg’, omdat Abell 315 – net zoals de meeste clusters – vooral bestaat uit donkere materie. De enorme massa van dit cluster buigt het licht van sterrenstelsels op de achtegrond af, waardoor deze een beetje vervormen.

Als we met het blote oog naar de sterrenhemel kijken, zien we meestal alleen sterren in de Melkweg en in een paar buur-sterrenstelsels. Verder weg gelegen sterrenstelsels zijn te zwak om zonder telescoop waar te nemen. Maar als we ze konden zien, zou de hemel letterlijk zijn bezaaid met sterren. De nieuwe ESO-opname, met groot beeldveld en lange belichtingstijd, laat duizenden sterrenstelsels zien die opeengepakt zitten in een gebied ter grootte van de volle maan.

De sterrenstelsels bevinden zich op verschillende afstanden. Sommige staan relatief dichtbij, zodat we hun spiraalarmen of elliptische halo kunnen onderscheiden, vooral in het bovenste deel van de foto. De verder weg gelegen sterrenstelsels zien eruit als zwakke vlekjes – hun licht heeft er minstens acht miljard over gedaan voordat het de aarde bereikte.

Een honderdtal gelige sterrenstelsels, die zich vanuit het midden van de foto uitstrekken naar beneden en naar links, vormen samen een zwaar cluster van stelsels, dat als nummer 315 staat vermeld in de catalogus van de Amerikaanse astronoom George Abell in 1958 [1]. Het cluster bevindt zich tussen de zwakke, rode en blauwe sterrenstelsels, en de aarde, op ongeveer twee miljard lichtjaar van ons vandaan in het sterrenbeeld Walvis.

Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal, bij elkaar gehouden door zwaartekracht. Deze structuren bestaan echter niet alleen uit de vele sterrenstelsels die we kunnen zien. De sterrenstelsels in deze reuzenclusters maken slechts tien procent uit van de massa, en het hete gas tussen de sterrenstelsels is goed voor nog eens tien procent [2]. De resterende tachtig procent bestaat uit de onzichtbare en onbekende donkere materie, die zich tussen de sterrenstelsels bevindt.

Het zwaartekrachtseffect verraadt de aanwezigheid van donkere materie. De enorme massa van een cluster werkt als een kosmisch vergrootglas op het licht van de erachter gelegen stelsels: het licht wordt afgebogen en de sterrenstelsels zien er iets vervormd uit [3]. Door de vervormingen van de achtergondstelsels te analyseren kunnen astronomen berekenen hoeveel massa van het cluster verantwoordelijk is voor de vervorming, zelfs als die grotendeels onzichtbaar is. Omdat het effect meestal heel erg klein is, is het voor een significant resultaat noodzakelijk de metingen te verrichten bij een groot aantal sterrenstelsels. In het geval van Abell 315 is de vorm van bijna tienduizend zwakke sterrenstelsels bestudeerd om de totale massa van het cluster te kunnen schatten op meer dan honderd duizend miljard keer de massa van de zon [4].

Naast de verre en zware objecten op deze opname, is ook een handvol veel kleinere en nabije bronnen te zien: een aantal sterren in onze Melkweg en vele planetoïden, die zichtbaar zijn als blauwe, groene of rode staarten [5]. Deze objecten behoren tot planetoïdengordel tussen de banen van Mars en Jupiter. Hun afmetingen variëren van tientallen kilometers voor de helderste, tot slechts een paar kilometer voor de zwakste planetoïden.

Deze opname is gemaakt met de Wide Field Imager van ESO’s 2,2-meter telescoop op La Silla in Chili. Het is een compositiefoto van een aantal opnamen met drie verschillende breedband-filters, met in totaal bijna een uur in het B-filter en ongeveer anderhalf uur in de V- en R-filters. Het blikveld is 34x33 boogminuten.

Noten

[1] De Abell catalogus uit 1958 bestaat uit 2712 clusters van sterrenstelsels en in 1989 zijn hier nog 1361 clusters aan toegevoegd. Abell heeft deze indrukwekkende collectie bij elkaar gebracht door op fotografische platen van de sterrenhemel met het blote oog te zoeken naar gebieden met een meer dan gemiddeld aantal sterrenstelsels op ongeveer dezelfde afstand van ons vandaan.

[2] Tien procent van de massa van een cluster van sterrenstelsels bestaat uit een hete mix van protonen en elektronen (een plasma), met temperaturen van wel tien miljoen graden of meer, die zichtbaar zijn met röntgentelescopen.

[3] Astronomen noemen deze geringe vervormingen ‘zwakke zwaartekrachtlenzen’, in tegenstelling tot ‘sterke zwaartekrachtlenzen’, die meer spectaculaire fenomenen veroorzaken zoals reuzenbogen, ringen en meerdere afbeeldingen.

[4] Een onderzoek naar ‘zwakke zwaartekrachtlenzen’ van cluster Abell 315 is in 2009 gepubliceerd in een paper in Astronomy & Astrophysics (“Weak lensing observations of potentially X-ray underluminous galaxy clusters”, by J. Dietrich et al.).

[5] De blauwe, groene of rode sporen wijzen erop dat iedere planetoïde is gedetecteerd door een van de drie filters. Ieder spoor bestaat uit verschillende, kleinere subsporen, die de volgorde van een aantal opnamen in elk van de filters weergeven; uit de lengte van deze subsporen kan de afstand tot de planetoïde worden berekend.

Meer informatie

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa en wereldwijd het meest productieve astronomische observatorium. ESO wordt ondersteund door 14 landen: België, 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 de exploitatie van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol in het bevorderen en organiseren van samenwerking in het sterrenkundig onderzoek. ESO exploiteert drie observatielocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal exploiteert ESO de Very Large Telescope (VLT), 's werelds meest geavanceerde optische observatorium en ESO is de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA. ESO is momenteel bezig met ontwerpstudies voor de 42-meter Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop ( E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.