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

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).