Persbericht

ESO’s VLT detecteert onverwachte reusachtige gloeiende halo’s rond verre quasars

26 oktober 2016

Een internationaal team van astronomen heeft gloeiende gaswolken ontdekt rond verre quasars. Deze nieuwe survey met het MUSE-instrument van ESO’s Very Large Telescope wijst erop dat halo’s rond quasars veel talrijker zijn dan verwacht. En de eigenschappen van de ontdekte halo’s zijn in sterke tegenspraak met de gevestigde theorieën over het ontstaan van sterrenstelsels in het vroege heelal.

Een internationale samenwerking van astronomen, onder leiding van een onderzoeksgroep van de  Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) in Zürich, Zwitserland, heeft het ongeëvenaarde waarnemingsvermogen van het aan de Very Large Telescope (VLT) gekoppelde instrument MUSE gebruikt om het gas rond verre, actie sterrenstelsels te onderzoeken, zoals die minder dan twee miljard jaar na de oerknal al bestonden. Deze actieve stelsels, die quasars worden genoemd, hebben een superzwaar zwart gat in hun kern, dat in hoog tempo sterren, gas en ander materiaal opslokt. In reactie hierop zenden de kernen van deze stelsels enorme hoeveelheden straling uit, wat quasars tot de helderste en meest actieve objecten in het heelal maakt.

Bij het onderzoek is gekeken naar een selectie van negentien quasars, behorend tot de helderste behoren die waarneembaar zijn met MUSE. Eerdere onderzoeken lieten zien dat ongeveer tien procent van alle onderzochte quasars zijn omgeven door halo’s, bestaande uit gas dat het intergalactische medium wordt genoemd. Deze halo’s strekken zich uit tot op 300.000 lichtjaar van het centrum van de quasars. Bij het nieuwe onderzoek zijn echter – tot ieders verrassing – bij alle negentien onderzochte quasars grote halo’s gedetecteerd, terwijl er statistisch maar twee werden verwacht. Het onderzoeksteam vermoedt dat dit komt doordat MUSE een veel groter waarnemingsvermogen heeft dan vergelijkbare instrumenten. Of dat inderdaad zo is, zal uit verdere waarnemingen moeten blijken.

‘Het is nog te vroeg om te zeggen dat dit komt door onze nieuwe waarnemingstechniek of dat er iets vreemds aan de hand is met de quasars in onze steekproef. Er valt dus nog een hoop te leren – we staan nog maar aan het begin van een nieuw tijdperk van ontdekkingen,’ zegt hoofdauteur Elena Borisova van de ETH Zürich.

Het oorspronkelijke doel van het onderzoek was om de grootschalige, gasachtige structuur van het heelal – het zogeheten kosmische web – te onderzoeken, waarin quasars heldere knooppunten vormen [1]. De gasachtige bestanddelen van dit web zijn doorgaans extreem moeilijk waarneembaar. Daarom zijn astronomen voor het onderzoek van dit gas grotendeels afhankelijk van de gashalo’s die door quasars worden aangelicht.

De negentien pas ontdekte halo’s hadden nog een andere verrassing in petto: ze bestaan uit relatief koel intergalactisch gas dat een temperatuur van slechts ongeveer 10.000 °C heeft. Deze ontdekking is in sterke tegenspraak met de meest gangbare modellen voor de structuur en vorming van sterrenstelsels, die voorspellen dat het gas in de naaste omgeving van sterrenstelsels temperaturen tot wel een miljoen graden zou moeten hebben.

De ontdekking bewijst welke grote mogelijkheden dit instrument biedt voor waarnemingen van dit soort objecten [2]. Medeauteur Sebastiano Cantalupo is heel enthousiast over het nieuwe instrument en de mogelijkheden die het biedt: ‘Bij dit baanbrekende onderzoek hebben we volop gebruik kunnen maken van de unieke capaciteiten van MUSE. In combinatie met een nieuwe generatie van theoretische en numerieke modellen, zal deze aanpak een blijvende aanwinst zijn voor het onderzoek van het ontstaan van de kosmische structuur en de evolutie van sterrenstelsels.’

Noten

[1] Het kosmische web is de structuur van het heelal op de allergrootste schaal. Het bestaat uit spichtige filamenten van oermaterie (voornamelijk waterstof- en heliumgas) en donkere materie, die de sterrenstelsels onderling met elkaar verbinden. De materie van dit web kan via de filamenten naar sterrenstelsels stromen en op die manier hun groei en evolutie aandrijven.

[2] MUSE is een zogeheten integraalveldspectrograaf – een instrument dat behalve beelden ook spectra van kosmische objecten kan vastleggen. Het kan grote objecten in één keer overzien, en van elke beeldpunt de lichtintensiteit meten als functie van zijn kleur (of golflengte).

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Ubiquitous giant Lyα nebulae around the brightest quasars at z ~ 3.5 revealed with MUSE’, dat in de Astrophysical Journal zal verschijnen.

Het onderzoeksteam bestaat uit Elena Borisova, Sebastiano Cantalupo, Simon J. Lilly, Raffaella A. Marino en Sofia G. Gallego (Institute for Astronomy, ETH Zürich, Zwitserland), Roland Bacon en Jeremy Blaizot (University of Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, Frankrijk), Nicolas Bouché (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, Frankrijk), Jarle Brinchmann (Sterrewacht Leiden; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal), C Marcella Carollo (Institute for Astronomy, ETH Zürich, Zwitserland), Joseph Caruana (Department of Physics, University of Malta, Msida, Malta; Institute of Space Sciences & Astronomy, University of Malta, Malta), Hayley Finley (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, Frankrijk), Edmund C. Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Duitsland), Johan Richard (University of Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, Frankrijk), Joop Schaye en Lorrie A. Straka (Sterrewacht Leiden), Monica L. Turner (MIT-Kavli Center for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, VS), Tanya Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Duitsland), Anne Verhamme (University of Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Saint-Genis-Laval, Frankrijk), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Duitsland).

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

•  Onderzoeksartikel
•  Foto’s van de VLT

Contact

Elena Borisova
ETH Zurich
Switzerland
Tel: +41 44 633 77 09
E-mail: borisova@phys.ethz.ch

Sebastiano Cantalupo
ETH Zurich
Switzerland
Tel: +41 44 633 70 57
E-mail: cantalupo@phys.ethz.ch

Mathias Jäger
Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 176 62397500
E-mail: mjaeger@partner.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