Als dit sterrenstelsel typisch is, dan geeft het onderzoek, dat vandaag is gepubliceerd in Nature Astronomy, aan dat ons sterrenstelsel al een wisselwerking heeft met zijn naaste buur, Andromeda. Waar eindigt een sterrenstelsel en begint de diepe ruimte? Het lijkt een eenvoudige vraag, totdat je beter kijkt naar het gas rondom sterrenstelsels, dat bekend staat als het circumgalactische medium.
De halo van gas rondom de stellaire schijf is goed voor ongeveer 70% van de massa van het sterrenstelsel - donkere materie niet meegerekend, maar is tot nu toe een mysterie gebleven. In het verleden konden we het gas alleen waarnemen door het licht te meten van een achtergrondobject, zoals een quasar, dat door het gas wordt geabsorbeerd. Dat beperkt het beeld van de wolk tot een potloodachtige straal. In een nieuw onderzoek is echter het circumgalactische medium van een sterrenstelsel op 270 miljoen lichtjaar afstand geobserveerd, waarbij gebruik is gemaakt van nieuwe technieken voor diepe beeldvorming waarmee de gaswolk die buiten het sterrenstelsel gloeit, 100.000 lichtjaar de ruimte in kon worden gedetecteerd, zo ver als men kon kijken.
Om je een voorstelling te maken van de uitgestrektheid van die gaswolk, kun je je voorstellen dat het sterrenlicht van het sterrenstelsel - wat wij normaal gesproken als de schijf zien - zich slechts 7.800 lichtjaar van het centrum bevindt. Het huidige onderzoek observeerde de fysieke verbinding van waterstof en zuurstof vanuit het centrum van het sterrenstelsel tot ver in de ruimte en toonde aan dat de fysieke omstandigheden van het gas veranderden. “We vonden het overal waar we keken, wat echt opwindend en verrassend was,” zegt universitair hoofddocent Nikole M. Nielsen, hoofdauteur van het artikel en onderzoeker aan de Swinburne University, ASTRO 3D en assistent-professor aan de Universiteit van Oklahoma. Andere auteurs waren afkomstig van Swinburne, de Universiteit van Texas in Austin, het California Institute of Technology in Pasadena, de Universiteit van Californië in San Diego en de Universiteit van Durham.
“We zien nu waar de invloed van het sterrenstelsel ophoudt, de overgang waar het deel gaat uitmaken van wat het sterrenstelsel omringt en, uiteindelijk, waar het zich aansluit bij het bredere kosmische web en andere sterrenstelsels. Dit zijn meestal vage grenzen,” zegt Dr. Nielsen. “Maar in dit geval lijken we een vrij duidelijke grens te hebben gevonden in dit sterrenstelsel tussen het interstellaire medium en het circumgalactische medium.” De studie observeerde sterren die gas ioniseren met hun fotonen binnen het sterrenstelsel. “In het CGM wordt het gas verwarmd door iets anders dan de typische omstandigheden in sterrenstelsels, waarschijnlijk door de diffuse emissies van de collectieve sterrenstelsels in het heelal en mogelijk door schokken”, zegt Dr. Nielsen. “Het is deze interessante verandering die belangrijk is en antwoorden geeft op de vraag waar een sterrenstelsel eindigt,” zegt ze. De ontdekking is mogelijk gemaakt dankzij de Keck Cosmic Web Imager (KCWI) op de 10-meter Keck-telescoop in Hawaï, die een integrale veldspectrograaf bevat en een van de gevoeligste instrumenten in zijn soort is.
“Deze unieke waarnemingen vereisen een zeer donkere hemel die alleen beschikbaar is bij het Keck Observatorium op Mauna Kea,” aldus een van de auteurs van het artikel, universitair hoofddocent Deanne Fisher van Swinburne. ASTRO 3D-wetenschappers kregen toegang tot KCWI via Swinburne University. “Swinburne's partnerschap met het W.M. Keck Observatory heeft ons team in staat gesteld om echt de grenzen te verleggen van wat mogelijk is,” zegt een andere auteur, Associate Professor Glenn Kacprzak. “KCWI heeft echt de manier veranderd waarop we nu het diffuse gas rond sterrenstelsels kunnen meten en kwantificeren.” Dankzij het instrument kunnen wetenschappers, in plaats van één enkele waarneming te doen die één enkel spectrum van het gas in het sterrenstelsel oplevert, nu duizenden spectra tegelijk verkrijgen met één beeld van KCWI. “Het is de allereerste keer dat we een foto hebben kunnen maken van deze halo van materie rond een sterrenstelsel,” zegt professor Emma Ryan-Weber, de directeur van ASTRO 3D. Het onderzoek voegt weer een stukje toe aan de puzzel die een van de grote vragen is in de sterrenkunde en de evolutie van sterrenstelsels - hoe evolueren sterrenstelsels? Hoe komen ze aan hun gas? Hoe verwerken ze dat gas? Waar gaat dat gas naartoe?
“Het circumgalactische medium speelt een enorme rol in de kringloop van dat gas,” zegt Dr. Nielsen. “Als we dus kunnen begrijpen hoe het CGM eruitziet rond sterrenstelsels van verschillende typen - stervormende stelsels, stelsels die geen stervorming meer doormaken en stelsels die zich in een overgangsfase tussen die twee bevinden - kunnen we verschillen in dit gas waarnemen, die de verschillen in de sterrenstelsels zelf zouden kunnen aansturen, en veranderingen in dit reservoir zouden eigenlijk de veranderingen in het sterrenstelsel zelf kunnen aansturen.” Het onderzoek sluit direct aan bij de missie van ASTRO 3D. “Het helpt ons te begrijpen hoe sterrenstelsels in de loop der tijd massa opbouwen,” zegt professor Ryan-Weber. De bevindingen kunnen ook gevolgen hebben voor de interactie tussen verschillende sterrenstelsels en hoe ze elkaar kunnen beïnvloeden. “Het is zeer waarschijnlijk dat de CGM's van onze eigen Melkweg en Andromeda elkaar al overlappen en op elkaar inwerken,” zegt Dr. Nielsen.
Bron: EurekAlert!
