Hubble ziet intracluster licht van verre sterrenstelselclusters

Intracluster licht is diffuus licht van sterren die door zwaartekracht niet gebonden zijn aan individuele sterrenstelsels maar aan de halo van clusters van sterrenstelsels. In een onderzoek van 10 clusters van sterrenstelsels tot op bijna 10 miljard lichtjaar afstand, ontdekten astronomen dat de fractie van het licht binnen de cluster ten opzichte van het totale licht in een cluster van sterrenstelsels constant blijft, waarbij ze miljarden jaren terug in de tijd kijken.

Sterren kunnen buiten hun galactische geboorteplaats terecht komen wanneer een sterrenstelsel, tijdens zijn baan om het centrum van de cluster, door gasvormig materiaal in de ruimte tussen sterrenstelsels beweegt.

Tijdens het proces wordt er gas en stof uit het sterrenstelsel geduwd. Op basis van nieuw Hubble-onderzoek sluiten astronomen James Jee en zijn collega’s van de Yonsei universiteit in Seoel, Zuid-Korea dit mechanisme echter uit als de primaire oorzaak van de sterproductie binnen de cluster.

Dat komt omdat de lichtfractie binnen de cluster in de loop van de tijd zou toenemen tot het heden als strippen de belangrijkste factor zou zijn. Maar dit is niet het geval in de nieuwe Hubble-data, die een constante fractie over miljarden jaren laten zien.

Waarom die sterren dakloos zijn geworden is onbekend. De huidige theorieën kunnen de resultaten van de onderzoekers niet verklaren maar op de een of andere manier werden ze in het jonge heelal in grote hoeveelheden geproduceerd, aldus Dr. Jee.

In hun vroege ontstaansjaren waren sterrenstelsels misschien vrij klein en lieten ze, vanwege hun zwakkere zwaartekracht,  sterren vrij gemakkelijk gaan.

Als we de oorsprong van sterren binnen de cluster kunnen achterhalen dan zal dit ons helpen de assemblagegeschiedenis van een hele cluster van sterrenstelsels te begrijpen en kunnen ze dienen als zichtbare tracers van donkere materie die de cluster omhult, aldus de astronoom Hyungjin Joo van de Yonsei University.

Donkere materie is de onzichtbare steiger van het heelal die sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels bij elkaar houdt.

Als de zwervende sterren zouden zijn ontstaan door middel van een relatief recent flipperspel tussen sterrenstelsels zouden ze niet genoeg tijd hebben om zich door het hele zwaartekrachtveld van de cluster te verspreiden en zouden ze daarom de verdeling van de donkere materie van de cluster niet kunnen traceren. Maar als de sterren in de beginjaren van de cluster zijn ontstaan zullen ze zich volledig door de cluster hebben verspreid.

Dit zou astronomen dan in staat stellen om deze sterren te gebruiken om de verdeling van donkere materie over de cluster in kaart te brengen. De techniek is nieuw en complementair aan de traditionele methode voor het in kaart brengen van donkere materie door te meten hoe de hele cluster licht vervormt van achtergrondobjecten als gevolg van een fenomeen dat zwaartekrachtlensing wordt genoemd.

De bevindingen zijn in het tijdschrift Nature gepubliceerd.

Artikel: H. Joo & M.J. Jee. 2023. Intracluster light is already abundant at redshift beyond unity. Nature 613, 37-41; doi: 10.1038/s41586-022-05396-4

Eerste publicatie: 8 januari 2023
Bron: sci-news