Astronomen bespioneren de buren van de Melkweg, beoordelen de hoeveelheid licht die eruit ontsnapt en hoe dat verband houdt met de fysieke eigenschappen van elk sterrenstelsel.
Dit diepgaande onderzoek van ons lokale universum zou wetenschappers kunnen helpen de vroege, verre sterrenstelsels die momenteel worden waargenomen door de James Webb-ruimtetelescoop (JWST) en de Hubble-ruimtetelescoop.
Omdat de sterrenstelsels in de vroeg heelal zijn ongelooflijk zwak en daarom moeilijk waar te nemen, een team van astronomen onder leiding van Jens Melinder van de Universiteit van Stockholm in Zweden trachtte een referentiemonster te maken van sterrenstelsels in onze buurt heelal.
Verwant: Sterrenstelsels: botsingen, soorten en hoe ze ontstaan
In het bijzonder hebben Melinder en zijn collega’s gegevens verzameld en verzameld over een specifieke golflengte van ultraviolette straling van deze lokale sterrenstelsels die bekend staan als Lyman-alfalicht.
Lyman alfa licht het wordt aangetroffen in het licht van het gas rond de heetste sterren, wat betekent dat het vooral voorkomt in stervormende sterrenstelsels. De piekperiode van stervorming in het universum vond ongeveer 10 miljard jaar geleden plaats, dus Lyman-alfalicht is een uitstekende manier om sterrenstelsels te bestuderen die bestonden toen het universum nog maar ongeveer vier miljard jaar oud was. (DE Grote explosie dat ons universum creëerde, gebeurde ongeveer 13,8 miljard jaar geleden.)
Maar het decoderen van de informatie die door dit licht wordt gedragen, kan moeilijk zijn, net als het pad dat het naar de organen neemt. Hubble en JWST is complex.
Alpha Lyman-licht neemt de schilderachtige route rond het universum
De exacte golflengte van Lyman-alfalicht en de richting waaruit het reist, zijn factoren die worden beïnvloed door de fysieke processen die het tegenkomt wanneer het zijn bron verlaat heelal. Gebieden van deze sterrenstelsels met verschillende fysieke omstandigheden waardoor Lyman-alfalicht reist, kunnen het pad van de individuele fotonen waaruit het licht bestaat veranderen, hun golflengte veranderen en zelfs een fractie van het licht absorberen.
Het feit dat Lyman-alfalicht hete gebieden, of stoffige gebieden of gebieden met sterk stromende gaswolken in hun bronstelsel en tijdens zijn reis kan tegenkomen, betekent dat tegen de tijd dat het ons bereikt, de informatie die het bevat, moeilijk te interpreteren kan zijn.
Als een nauwkeurige interpretatie van dit licht echter mogelijk is na zijn complexe reis, kan het aanzienlijke hoeveelheden informatie onthullen over de fysieke eigenschappen van de sterrenstelsels waaruit het afkomstig is.
Om deze emissie beter te begrijpen en het Lyman Alpha Reference Sample (LARS) te maken, selecteerde het team 45 intense stervormende lokale sterrenstelsels en observeerde ze over het hele elektromagnetische spectrum. Hierdoor kon het team afleiden hoeveel Lyman-alfalicht uit elk sterrenstelsel ontsnapt en hoe die fractie correleert met de fysieke eigenschappen van dat sterrenstelsel.
Een van de belangrijkste bevindingen die de astronomen hebben gedaan, is het verband tussen de hoeveelheid gas, plasma (dat is extreem heet, elektrisch geladen gas) en stof rond de sterrenstelsels die ze bestudeerden en de hoeveelheid alfa-Lyman-licht dat eraan ontsnapt.
“Er is een duidelijke correlatie tussen de hoeveelheid kosmisch stof dat een sterrenstelsel heeft en de hoeveelheid Lyman die het uitzendt.” Melinder zei in een verklaring. “Dit werd verwacht omdat stof licht absorbeert, maar nu hebben we het effect gekwantificeerd.”
Wetenschappers konden ook bepalen hoe dit gas over sterrenstelsels wordt verdeeld en hoe het er doorheen beweegt.
Het team ontdekte een verband tussen de totale massa sterren in een sterrenstelsel met de hoeveelheid Lyman-alfalicht die eruit kan ontsnappen, hoewel dit verband minder duidelijk is dan de relatie tussen gas en het ontsnappen van dat licht.
Wat echter geen verband lijkt te houden met het ontsnappen van alfa-Lyman-licht in sterrenstelsels, is de snelheid waarmee deze sterrenstelsels nieuwe sterren vormen.
Verwant: Volgens een nieuwe studie was het vroege universum gevuld met sterren die 10.000 keer zo groot waren als onze zon
Alpha Lyman-licht “krimpt” sterrenstelsels
Een ding dat het team ontdekte dat bijzonder belangrijk zou kunnen zijn, is het feit dat deze sterrenstelsels, wanneer ze op andere golflengten van licht worden bekeken, plotseling veel groter lijken. Dit is een fenomeen dat astronomen eerder hebben gezien.
“We zien hetzelfde effect in computermelkwegsimulaties met berekeningen van hoe Lyman-alfa door gasvormige wolken in de interstellaire ruimte reist”, zei teamlid Peter Laursen, een onderzoeker bij het Cosmic Dawn Center in Denemarken, in dezelfde verklaring. “Dit bevestigt dat we een redelijk goed theoretisch begrip hebben van de fysica die in het spel is.”
Dit fenomeen is belangrijk om te overwegen bij het kijken naar vroege en verre sterrenstelsels, omdat het licht van hun randen mogelijk te zwak is om te detecteren of buiten de grenzen van de detectoren die ze waarnemen kan vallen. Dit betekent dat het onderzoeken en kwantificeren van dit fenomeen, zoals gezien bij LARS, astronomen zou kunnen helpen het beter te begrijpen, en zo de grootte van vroege sterrenstelsels nauwkeuriger te bepalen.
“Deze resultaten zullen helpen bij het interpreteren van waarnemingen van zeer verre, maar vergelijkbare sterrenstelsels die zijn waargenomen met de Hubble- en James Webb-ruimtetelescopen”, concludeerde Melinder. “Het begrijpen van de gedetailleerde astrofysica van dit type sterrenstelsel is cruciaal voor het ontwikkelen van theorieën over hoe de eerste sterrenstelsels ontstonden en evolueerden.”
Het onderzoek van het team werd eerder deze maand gepubliceerd in Astrophysical Journal Supplement-serie.
