Persbericht

Galactisch sporenonderzoek

22 juni 2011

Een team wetenschappers heeft de cluster van sterrenstelsels Abell 2744 – ook wel de Pandoracluster genoemd – onderzocht. Stukje bij beetje hebben zij met telescopen in de ruimte en op de grond, waaronder ESO’s Very Large Telescope en de Hubble-ruimtetelescoop, de ingewikkelde en heftige geschiedenis van de cluster gereconstrueerd. Abell 2744 lijkt het resultaat te zijn van een kettingbotsing van zeker vier afzonderlijke clusters. Deze complexe botsing heeft vreemde gevolgen die nog nooit eerder in deze combinatie zijn waargenomen.

Als grote clusters van sterrenstelsels met elkaar in botsing komen, biedt de resulterende puinhoop een schat aan astronomische informatie. Door een van de meest ingewikkelde en ongebruikelijke botsingen van clusters te onderzoeken, heeft een internationaal team van astronomen de geschiedenis van deze gebeurtenis, die zich in de loop van 350 miljoen jaar heeft voltrokken, kunnen reconstrueren.

Julian Merten, een van de hoofdauteurs van dit nieuwe onderzoek van de cluster Abell 2744, legt uit: ‘Zoals de politie technisch onderzoek doet om de oorzaak van een verkeersongeluk te achterhalen, kunnen wij aan de hand van waarnemingen van een kosmische kettingbotsing de gebeurtenissen reconstrueren die zich in de loop van honderden miljoenen jaren hebben voltrokken. Zo kom je erachter hoe structuren in het heelal ontstaan, en hoe de verschillende soorten materie met elkaar wisselwerken als ze tegen elkaar aan beuken.’

‘We hebben deze cluster de bijnaam Pandoracluster gegeven, omdat de botsing zoveel verschillende vreemde verschijnselen heeft losgemaakt. Sommige van deze verschijnselen waren nog nooit eerder gezien,’ voegt medeteamlid Renato Dupke daaraan toe.

Dankzij gegevens van ESO’s Very Large Telescope (VLT), de Japanse Subaru-telescoop, de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA en NASA’s röntgensatelliet Chandra is Abell 2744 nu gedetailleerder onderzocht dan ooit tevoren.

De sterrenstelsels van de cluster zijn op de VLT- en Hubble-beelden duidelijk te zien. Desondanks vertegenwoordigen zij minder dan vijf procent van de aanwezige massa. De rest is gas (ongeveer 20%) dat zo heet is dat het alleen röntgenstraling uitzendt, en donkere materie (ongeveer 75%) die volledig onzichtbaar is. Om te begrijpen wat zich hier heeft afgespeeld, moesten de onderzoekers de verdeling van deze soorten materie in Abell 2744 in kaart brengen.

Donkere materie is nogal ongrijpbaar, omdat zij geen licht uitzendt, absorbeert of weerkaatst (vandaar die benaming), maar zichzelf alleen kenbaar maakt door haar zwaartekrachtsaantrekking. Om de locatie van deze mysterieuze substantie te kunnen aanwijzen, benutte het team een verschijnsel dat het gravitatielenseffect wordt genoemd. Dit is de afbuiging van lichtstralen van verre sterrenstelsels die door de zwaartekrachtsvelden in de cluster heen zijn gegaan. Het resultaat daarvan is dat beelden van achtergrondstelsels die door de VLT en Hubble zijn vastgelegd karakteristieke vervormingen vertonen. Door die vervormingen nauwkeurig te analyseren, kan in kaart worden gebracht waar zich verborgen massa – en dus donkere materie – bevindt.

Het opsporen van het hete gas in de cluster was relatief gemakkelijk. De NASA-röntgensatelliet Chandra kan deze namelijk rechtstreeks waarnemen. Deze waarnemingen laten niet alleen zien waar het gas zich bevindt, maar maken ook duidelijk onder welke hoeken en met welke snelheden de verschillende componenten van de cluster bijeen zijn gekomen.

Toen de astronomen de resultaten bekeken, ontdekten zij diverse vreemde structuren. ‘Abell 2744 lijkt te zijn ontstaan uit vier verschillende clusters die betrokken waren bij een reeks botsingen die zich in de loop van ongeveer 350 miljoen jaar hebben voltrokken. De gecompliceerde en ongelijkmatige verdeling van de verschillende soorten materie is bijzonder ongewoon en intrigerend,’ zegt Dan Coe, de andere hoofdauteur van dit onderzoek.

Het lijkt erop dat bij deze ingewikkelde botsing het hete gas, de donkere materie en de zichtbare sterrenstelsels deels van elkaar gescheiden zijn. De Pandoracluster verenigt allerlei verschijnselen die bij andere objecten alleen afzonderlijk zijn waargenomen.

Nabij het hart van de cluster bevindt zich een ‘kogel’, waar het gas van een van de clusters in botsing kwam met dat van een andere, waardoor een schokgolf ontstond. De donkere materie bleef onberoerd door deze botsing [1].

In een ander deel van de cluster lijken wel sterrenstelsels en donkere materie aanwezig te zijn, maar geen heet gas. Wellicht dat dit gas bij de botsing – op een vaag restant na – is verdreven.

Nog vreemdere structuren zijn aan de randen van de cluster te vinden. Eén gebied bevat veel donkere materie, maar geen heldere sterrenstelsels of heet gas. Elders is een uitgestoten spookachtige klont van heet gas te zien die juist voorloopt op de donkere materie. Deze raadselachtige verdeling kan astronomen wellicht meer duidelijkheid geven over het gedrag van donkere materie en hoe de verschillende ingrediënten van het heelal met elkaar wisselwerken.

Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal en bestaan uit biljoenen sterren. De wijze waarop zij ontstaan en door opeenvolgende botsingen evolueren is van grote betekenis voor ons begrip van het heelal. Verder onderzoek van de Pandoracluster, de meest ingewikkelde en fascinerende fusie van sterrenstelsels die we kennen, is in voorbereiding.

Noten

[1] Dit verschijnsel is eerder gezien bij een paar botsingen tussen sterrenstelsels, waaronder de oorspronkelijke ‘Kogelcluster’, 1E 0657-5.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek worden gepresenteerd in het artikel ‘Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744’, dat in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society verschijnt.

Het team bestaat uit J. Merten (Institut für Theoretische Astrophysik, Heidelberg, Duitsland; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italië), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore, VS), R. Dupke (Universiteit van Michigan, VS; Eureka Scientific, USA; Observatório Nacional, Rio de Janeiro, Brazilië), R. Massey (Universiteit van Edinburgh, Schotland), A. Zitrin (Tel Aviv University, Israël), E.S. Cypriano (Universiteit van São Paulo, Brazilië), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), B. Frye (Universiteit van San Francisco, VS), F. Braglia (Universiteit van British Columbia, Canada), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Spanje), N. Benitez (Instituto de Astrofisica de Andalucia), T. Broadhurst (Universiteit van Baskenland, Spanje), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech, VS), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italië), L.A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (Universiteit van São Paulo), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech, VS) en J.N. Bregman (Universiteit van Michigan).

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
• Foto’s van de VLT

Contact

Julian Merten
Institute for Theoretical Astrophysics
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 54 8987
E-mail: jmerten@ita.uni-heidelberg.de

Daniel Coe
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel: +1 410 338 4312
E-mail: dcoe@stsci.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

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6855
E-mail: ousher@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