Een internationaal team van astronomen dat meer dan 200 000 sterrenstelsels onderzoekt, heeft – nauwkeuriger dan ooit tevoren – de energie gemeten die binnen een groot stuk ruimte wordt gegenereerd. Dat heeft geresulteerd in de meest complete schatting van de energieproductie van het nabije heelal. Het resultaat bevestigt dat een stuk heelal nu nog maar ongeveer half zoveel energie produceert als twee miljard jaar geleden.
En deze afname strekt zich uit van het ultraviolet tot het ver-infrarood. Het heelal dooft geleidelijk uit. Bij het onderzoek is gebruikgemaakt van enkele van de krachtigste telescopen ter wereld, waaronder de surveytelescopen VISTA en VST van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili. Aanvullende waarnemingen zijn gedaan met twee om de aarde cirkelende satellieten van NASA (GALEX en WISE) en de infrarood-ruimtetelescoop Herschel van het Europese ruimteagentschap ESA [1]. Het onderzoek maakt deel uit van het Galaxy And Mass Assembly (GAMA)-project, de grootste survey over een breed golflengtegebied die ooit is opgezet. ‘Om de energieproductie van meer dan 200 000 sterrenstelsels over een zo breed mogelijk golflengtegebied te kunnen meten, hebben we alle telescopen in de ruimte en op aarde gebruikt die we te pakken konden krijgen,’ zegt Simon Driver (ICRAR, The University of Western Australia), die de leiding heeft over het omvangrijke GAMA-team.
De survey-gegevens, die vandaag aan astronomen van over de hele wereld worden gepresenteerd, omvatten metingen van de energieproductie van elk sterrenstelsel op 21 golflengten, van het ultraviolet tot het ver-infrarood. Deze dataset zal wetenschappers helpen begrijpen hoe de verschillende soorten stelsels ontstaan en evolueren. Alle energie in het heelal komt voort uit de oerknal, maar zit voor een deel opgesloten in massa. Sterren stralen door massa weer om te zetten in energie, zoals wordt beschreven door Einsteins beroemde formule E=mc2 [2]. Het doel van het GAMA-onderzoek is om alle energie die – nu en op verschillende momenten in het verleden – binnen een groot stuk ruimte wordt geproduceerd te inventariseren.
‘Hoewel de meeste energie waar het heelal mee doordrenkt is, in de nasleep van de oerknal is ontstaan, wordt er nog voortdurend energie geproduceerd door sterren die elementen als waterstof en helium fuseren,’ zegt Driver. ‘Deze nieuwe energie wordt ofwel geabsorbeerd door het stof in het stelsels waar de sterren deel van uitmaken, of ontsnapt naar de intergalactische ruimte en verspreidt zich tot het een obstakel tegenkomt – een andere ster, een planeet of, heel soms, een telescoopspiegel.
Het feit dat het heelal geleidelijk uitdooft is al bekend sinds eind jaren ’90. Maar dit onderzoek heeft aangetoond dat dit op alle golflengten van het ultraviolet tot het infrarood gebeurt. Daarmee is dit de meest complete schatting van de energieproductie van het nabije heelal. ‘Vanaf nu gaat het alleen maar bergafwaarts met het geleidelijk ouder wordende heelal. Het heelal is het in feite rustig aan gaan doen en staat op het punt om voor eeuwig in te dutten,’ concludeert Driver.
Het onderzoeksteam hoopt zijn werk uit te kunnen breiden over de volledige geschiedenis van het heelal. Daarbij zal een heel scala aan nieuwe astronomische faciliteiten worden ingezet, waaronder de grootste radiotelescoop ter wereld, de Square Kilometre Array, die volgend decennium in Australië en Zuid-Afrika zal worden gebouwd. Het team zal zijn onderzoeksresultaten op maandag 10 augustus 2015 presenteren op de 29ste Algemene Bijeenkomst van de Internationale Astronomische Unie in Honolulu, Hawaï.
Noten
[1] Voor deze survey zijn, op volgorde van toenemende golflengte, de volgende (ruimte)telescopen gebruikt: GALEX, SDSS, VST (KiDS survey), AAT, VISTA (VIKING survey)/UKIRT, WISE, Herschel (PACS/SPIRE).
[2] Een groot deel van de energieproductie van het heelal komt voor rekening van kernfusiereacties in sterren, waarbij massa geleidelijk wordt omgezet in energie. Een andere belangrijke bron zijn de zeer hete materieschijven rond zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels, waarin zwaartekrachtsenergie wordt omgezet in de elektromagnetische straling die wordt uitgezonden door quasars en vergelijkbare objecten. Veel straling van langere golflengten is afkomstig van enorme stofwolken die de energie van sterren die zij omsluiten eerst absorberen en vervolgens weer uitzenden.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Galaxy And Mass Assembly (GAMA): Panchromatic Data Release (far-UV—far-IR) and the low-z energy budget’, van S. Driver et al., dat is ingediend bij het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ook worden ze op 10 augustus gepresenteerd tijdens de Algemene Bijeenkomst van de IAU op Hawaï.
Het onderzoeksteam bestaat uit Simon P. Driver (ICRAR, The University of Western Australia, Crawley, West-Australië, Australië; University of St Andrews, VK), Angus H. Wright (ICRAR), Stephen K. Andrews (ICRAR), Luke J. Davies (ICRAR) , Prajwal R. Kafle (ICRAR), Rebecca Lange (ICRAR), Amanda J. Moffett (ICRAR), Elizabeth Mannering (ICRAR), Aaron S.G. Robotham (ICRAR), Kevin Vinsen (ICRAR), Mehmet Alpaslan (NASA Ames Research Centre, Mountain View, Californië, VS), Ellen Andrae (Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg, Duitsland [MPIK]), Ivan K. Baldry (Liverpool John Moores University, Liverpool, VK), Amanda E. Bauer (Australian Astronomical Observatory, North Ryde, NSW, Australië [AAO]), Steve Bamford (University of Nottingham, VK), Joss Bland-Hawthorn (University of Sydney, NSW, Australië), Nathan Bourne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, VK), Sarah Brough (AAO), Michael J.I. Brown (Monash University, Clayton, Victoria, Australië), Michelle E. Cluver (The University of Western Cape, Bellville, Zuid-Afrika), Scott Croom (University of Sydney, NSW, Australië), Matthew Colless (Australian National University, Canberra, ACT, Australië), Christopher J. Conselice (University of Nottingham, VK), Elisabete da Cunha (Macquarie University, Sydney NSW, Australië), Roberto De Propris (University of Turku, Piikkiö, Finland), Michael Drinkwater (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australiaë), Loretta Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, VK; Cardiff University, Cardiff, VK), Steve Eales (Cardiff University, Cardiff, VK), Alastair Edge (Durham University, Durham, VK), Carlos Frenk (Durham University, Durham, VK), Alister W. Graham (Macquarie University, Sydney NSW, Australië), Meiert Grootes (MPIK), Benne W. Holwerda (Sterrewacht Leiden, Nederland), Andrew M. Hopkins (AAO), Edo Ibar (Universidad de Valparaso, Valparaiso, Chili), Eelco van Kampen (ESO, Garching, Duitsland), Lee S. Kelvin (Liverpool John Moores University, Liverpool, VK), Tom Jarrett (University of Cape Town, Rondebosch, Zuid-Afrika), D. Heath Jones (Macquarie University, Sydney, NSW, Australië), Maritza A. Lara-Lopez (Universidad Nacional Automana de México, Mexico), Angel R. Lopez-Sanchez (AAO), Joe Liske (Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg, Hamburg, Duitsland), Jon Loveday (University of Sussex, Falmer, Brighton, VK), Steve J. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, VK; Cardiff University, Cardiff, VK), Barry Madore (Observatories of the Carnegie Institution of Washington, Pasadena, California, VS [OCIW]), Martin Meyer (ICRAR) , Peder Norberg (Durham University, Durham, VK), Samantha J. Penny (University of Portsmouth, Portsmouth, VK), Stephen Phillipps (University of Bristol, Bristol, VK), Cristina Popescu (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire, VK), Richard J. Tuffs (MPIK), John A. Peacock (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, VK), Kevin A.Pimbblet (Monash University, Clayton, Victoria, Australië; University of Hull, Hull, VK), Kate Rowlands (University of St Andrews, VK), Anne E. Sansom (University of Central Lancashire, Preston, Lancashire, VK), Mark Seibert (OCIW), Matthew W.L. Smith (Queensland University of Technology, Brisbane, Queensland, Australië), Will J. Sutherland (Queen Mary University London, London, VK), Edward N. Taylor (The University of Melbourne, Parkville, Victoria, Australië), Elisabetta Valiante (Cardiff University, Cardiff, VK), Lingyu Wang (Durham University, Durham, VK; SRON Groningen, Nederland), Stephen M. Wilkins (University of Sussex, Falmer, Brighton, VK) en Richard Williams (Liverpool John Moores University, Liverpool, VK).
De Galaxy and Mass Assembly Survey, of GAMA, is een samenwerkingsproject waaraan bijna honderd wetenschappers van meer dan dertig universiteiten in Australië, Europa en de VS aan deelnemen.
ICRAR is een joint venture tussen Curtin University en The University of Western Australia met steun en financiering van de staat West-Australië.
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.
