Astronomen hebben de APEX-telescoop ingezet om een enorme cluster van sterrenstelsels in het vroege heelal te onderzoeken. Daarbij is ontdekt dat veel van de stervorming die daarin plaatsvindt niet alleen schuilgaat achter stof, maar bovendien op onverwachte plaatsen optreedt. Het is voor het eerst dat de stervorming in een object als dit volledig is geïnventariseerd. Clusters zijn de grootste objecten in het heelal die door de zwaartekracht bijeengehouden worden, maar hun vorming wordt niet goed begrepen.
Het Spinnenwebstelsel (voorheen bekend als MRC 1138-262 [1]) en zijn omgeving worden al twintig jaar onderzocht met telescopen van ESO en anderen [2]. Het wordt beschouwd als een van de beste voorbeelden van een cluster-in-aanbouw, zoals die meer dan tien miljard jaar geleden bestonden. Maar Helmut Dannerbauer (Universiteit van Wenen, Oostenrijk) en zijn team hadden het sterke vermoeden dat het verhaal verre van compleet was. Zij wilden de donkere kant van de stervorming onthullen en ontdekken in welke mate de stervorming in de Spinnenwebcluster door stof aan het zicht wordt onttrokken.
Het team gebruikte de LABOCA-camera van de APEX-telescoop in Chili om de Spinnenwebcluster gedurende veertig uur waar te nemen op millimetergolflengten – golflengten waarop de meeste dichte stofwolken doorzichtig zijn. LABOCA heeft een groot beeldveld en is het perfecte instrument voor zo’n survey. Carlos De Breuck (APEX-projectwetenschapper bij ESO en co-auteur van het nieuwe onderzoek) benadrukt: ‘Dit is een van de diepste waarnemingen die ooit met APEX zijn gedaan en vergt het uiterste van de technologie – en van de staf die op 5 050 meter boven zeeniveau op de hoge APEX-locatie werkzaam is.’
Uit de APEX-waarnemingen blijkt dat er in vergelijking met de omringende hemel in het gebied van de Spinnenweb ongeveer vier keer zoveel bronnen wordt gedetecteerd. En door de nieuwe gegevens zorgvuldig te vergelijken met aanvullende waarnemingen op andere golflengten, konden de astronomen bevestigen dat veel van deze bronnen zich op dezelfde afstand bevinden als de cluster zelf, en daar dus deel van moeten uitmaken.
Helmut Dannerbauer legt uit: ‘De nieuwe APEX-waarnemingen zijn het laatste puzzelstukje dat nodig was om de inventarisatie van deze megasterrenstad te voltooien. Deze sterrenstelsels zitten nog middenin hun vormingsproces en zijn daardoor, net als een bouwplaats op aarde, erg stoffig.’
Maar toen de astronomen gingen kijken waar de nieuw ontdekte stervorming plaatsvond, stond hen een verrassing te wachten. Verwacht werd dat het stervormingsgebied zou samenvallen met de lange filamenten die de sterrenstelsels met elkaar verbinden. Maar in plaats daarvan bleek de stervorming vooral op één plek geconcentreerd te zijn, en dat gebied is niet eens gecentreerd rond het Spinnenwebstelsel in het hart van de protocluster [3].
Helmut Dannerbauer concludeert: ‘We hoopten de verscholen stervorming in de Spinnenwebcluster te ontdekken – en dat is gelukt. Maar daarbij zijn we op een nieuw raadsel gestuit: de stervorming vindt op een onverwachte plek plaats! De megastad ontwikkelt zich asymmetrisch.’
Om het verhaal verder uit te pluizen, zijn meer waarnemingen nodig. En ALMA is het aangewezen instrument om de volgende stap te zetten en deze stofrijke gebieden nog gedetailleerder te onderzoeken.
Noten
[1] Het Spinnenwebstelsel bevat een superzwaar zwart gat en is een krachtige bron van radiostraling – dat is wat aanvankelijk de aandacht van astronomen trok.
[2] Dit gebied is sinds het midden van de jaren ’90 intensief waargenomen met een scala van ESO-telescopen. De roodverschuiving (en dus de afstand) van het radiostelsel MRC 1138-262 (het Spinnenwebstelsel) is voor het eerst gemeten op La Silla. Bij de eerste waarnemingen door bezoekende astronomen met het FORS-instrument van de VLT werd de protocluster ontdekt en nadien zijn verdere waarnemingen gedaan met ISAAC, SINFONI, VIMOS en HAWK-I. De APEX/LABOCA-gegevens vullen de optische en nabij-infrarode gegevens van ESO-telescopen aan. Het team heeft ook een VLA-opname van twaalf uur gebruikt om de LABOCA-bronnen op de optische beelden te kunnen identificeren.
[3] Vermoed wordt dat deze stofrijke stellaire geboortegolven evolueren tot elliptische sterrenstelsels, zoals we die in de ons omringende nabije clusters zien.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘An excess of dusty starbursts related to the Spiderweb galaxy’, van Dannerbauer, Kurk, De Breuck et al., dat op 15 oktober 2014 online verschijnt in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.
APEX is een samenwerking tussen het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), het Onsala Space Observatory (OSO) en ESO. Het beheer van APEX op Chajnantor is toevertrouwd aan ESO.
Het onderzoeksteam bestaat uit H. Dannerbauer (Universiteit van Wenen, Oostenrijk), J.D. Kurk (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), C. De Breuck (ESO, Garching, Duitsland), D. Wylezalek (ESO, Garching, Duitsland), J.S. Santos (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italië), Y. Koyama (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan [NAOJ]; Institute of Space Astronomical Science, Kanagawa, Japan), N. Seymour (CSIRO Astronomy and Space Science, Epping, Australië), M. Tanaka (NAOJ; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, The University of Tokyo, Japan), N. Hatch (University of Nottingham, VK), B. Altieri (Herschel Science Centre, European Space Astronomy Centre, Villanueva de la Cañada, Spanje [HSC]), D. Coia (HSC), A. Galametz (INAF–Osservatorio di Roma, Italië), T. Kodama (NAOJ), G. Miley (Sterrewacht Leiden), H. Röttgering (Sterrewacht Leiden), M. Sanchez-Portal (HSC), I. Valtchanov (HSC), B. Venemans (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland) en B. Ziegler (Universiteit van Wenen).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht 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 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 uitsluitend 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. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
