Hubble ziet twaalf afbeeldingen van hetzelfde sterrenstelsel

Hubble gebruikt zwaartekrachtslens
Deze Hubble opname toont ons een massieve cluster van sterrenstelsels die ongeveer 4,6 miljard jaar van ons is verwijderd. Aan de rand van de cluster zien we binnen de vier bogen twaalf afbeeldingen. Het zijn kopieën van hetzelfde sterrenstelsel dat PSZ1 G311.65-18.48 wordt genoemd. Twee van de bogen zijn zichtbaar rechtsboven op de afbeelding, de tegenboog bevindt zich linksonder. Deze boog wordt gedeeltelijk aan het oog onttrokken door een heldere ster die zich in ons eigen sterrenstelsel bevindt. Credit: NASA / ESA / Hubble / Rivera-Thorsen et al.

Een effect dat “sterke zwaartekrachtslens” wordt genoemd heeft het mogelijk gemaakt dat de Hubble Space Telescope hetzelfde verwijderde sterrenstelsel maar liefst twaalf keer ziet. Het sterrenstelsel wordt PSZ1 G311.65-18.48 genoemd en is ongeveer 11 miljard jaar van ons verwijderd. Een cluster van sterrenstelsels op de voorgrond, ongeveer 4,6 miljard jaar van ons verwijderd, fungeert in dit geval als lens.

Hubble maakt gebruik van zwaartekrachtslenzen om objecten te bestuderen die anders veel te zwak en te klein zijn om zelfs door de gevoeligste instrumenten te bestuderen. PSZ1 G311.65-18.48 heeft als bijnaam de “Sunburst Arc” en is een van die objecten.

De lens zorgt er voor dat verschillende afbeeldingen van dit sterrenstelsel 10 tot 30 maal helderder worden. Hierdoor kan de Hubble telescoop structuren met een grootte van 520 lichtjaar doorsnede waarnemen en dat is enorm gedetailleerd voor een object dat zo ver van ons is verwijderd. Dit is redelijk goed te vergelijken met stervormingsgebieden in melkwegstelsels in het lokale heelal, waardoor astronomen het sterrenstelsel en zijn omgeving tot in detail kunnen bestuderen.

De waarnemingen van Hubble toonden aan dat de PSZ1 G311.65-18.48 een kopie is van melkwegstelsels die al veel eerder in de geschiedenis van het heelal bestonden: een periode die bekend staat als het tijdperk van de reïonisatie, een tijdperk dat slechts 150 miljoen jaar na de Oerknal begon.

Het was een belangrijk tijdperk in het vroege Universum, een tijdperk dat een einde maakte aan de ‘donkere eeuwen’, het tijdperk voordat de eerste sterren ontstonden toen het heelal donker was en gevuld met neutraal waterstof.

Toen de eerste sterren eenmaal waren ontstaan, begonnen ze licht uit te stralen en produceerden ze de hoogenergetische fotonen die nodig waren om het neutrale waterstof te ioniseren.

Dit zorgde er voor dat de intergalactische materie werd omgezet in de meest geïoniseerde vorm waarin het tegenwoordig nog voorkomt. Echter, om intergalactische waterstof te ioniseren, zou de hoogenergetische straling van deze vroege sterren aan hun gastheersterrenstelsels moeten ontsnappen zonder eerst geabsorbeerd te worden door interstellaire materie.

Tot nu toe zijn er maar een paar sterrenstelsels gevonden die hoogenergetische fotonen naar het heelal toe lekken. Hoe dit licht vanuit de vroege sterrenstelsels heeft kunnen ontsnappen is nog onbekend.

De analyse van PSZ1 G311.65-18.48 helpt astronomen om nog een stukje aan de puzzel toe te voegen. Het lijkt erop dat in ieder geval sommige fotonen het sterrenstelsel via smalle kanalen in een gasrijk neutraal medium kunnen verlaten. Dit is de eerste waarneming in een proces dat theoretisch al lang is voorspeld.

Alhoewel het proces vermoedelijk niet het belangrijkste mechanisme is dat leidde tot de ionisatie van het heelal zou het wel de beslissende duw hebben kunnen gegeven.

Hoewel het onwaarschijnlijk is dat dit proces het belangrijkste mechanisme is dat ertoe heeft geleid dat het heelal opnieuw werd geïoniseerd, kan het heel goed een beslissende impuls hebben gegeven.

Artikel: T. Emil Rivera-Thorsen et al. 2019. Gravitational lensing reveals ionizing ultraviolet photons escaping from a distant galaxy. Science 366 (6466): 738-741

 

Eerste publicatie: 12 november 2019
Bron: SciNews




%d bloggers liken dit: