Astronomisch Nieuws

Vroege sterrenstelsels waren vermoedelijk groter dan we dachten

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hebben astronomen een significante hoeveelheid koud, neutraal gas waargenomen in de buitenste gebieden van A1689-zD1. Dit is een van de jongste en meest verre sterrenstelsels ooit gevonden.

de sterrenstelselcluster Abell 1689
Deze spectaculaire opname gemaakt door de Hubble Space Telescope toont ons de cluster van sterrenstelsels Abell A1689. Het sterrenstelsel A1689-zD1 bevindt zich in het vierkant maar het is zo zwak dat het nauwelijks zichtbaar is. Credit: NASA / ESA / L. Bradley, Johns Hopkins University / R. Bouwens, University of California, Santa Cruz /H. Ford, Johns Hopkins University / G. Illingworth, University of California, Santa Cruz.

A1689-zD1 is ongeveer 13 miljard lichtjaar van ons verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Maagd – Virgo. Het stervormingsgebied werd in 2007 gevonden achter de cluster van sterrenstelsels Abell 1689. De ontdekking werd in 2015 bevestigd.

A1689-zD1 is alleen waarneembaar doordat de helderheid meer dan 9 keer wordt versterkt door een zwaartekrachtlens in de vorm van Abell 1689. A1689-zD1 bevindt zich in het hele jonge heelal, slechts 700 miljoen jaar na de Oerknal. Dit is de periode dat de eerste sterrenstelsels begonnen te ontstaan.

Wat astronomen in deze nieuwe waarnemingen zien is bewijs van processen die kunnen bijdragen aan de evolutie ban wat we normale sterrenstelsels noemen, dit in tegenstelling tot massieve sterrenstelsels. Belangrijker is dat dit processen zijn waarvan astronomen eerder niet dachten dat ze van toepassing waren op normale sterrenstelsels.

Een van deze ongewone processen is de productie en distributie van stervormende brandstof door de een sterrenstelsel en mogelijk veel daarvan.

De onderzoekers gebruikten ALMA om zich te concentreren op een halo van koolstofgas die zich ver buiten het centrum van A1689-zD1 uitstrekt.

Dit kan een bewijs zijn van aanhoudende stervorming in hetzelfde gebied of het resultaat van structurele verstoringen, zoals fusies of uitstromingen, in de vroegste stadia van het ontstaan van het sterrenstelsel. Volgens het onderzoeksteam is dit ongebruikelijk voor vroege sterrenstelsels.

Het koolstofgas dat de onderzoekers in dit sterrenstelsels hebben waargenomen wordt meestal in dezelfde regio’s gevonden als neutraal waterstofgas en dit zijn ook regio’s waar ook nieuwe sterren ontstaan.

Als dat het geval is met A1689-zD1 dan is dit sterrenstelsel waarschijnlijk veel groter dan eerder werd gedacht.

Het is ook mogelijk dat deze halo een overblijfsel is van eerdere galactische activiteit, zoals fusies die complexe zwaartekrachten op het sterrenstelsel uitoefenen, wat leidde tot het uitwerpen van veel neutraal gas naar deze grote afstanden.

In beide gevallen was de vroege evolutie van dit sterrenstelsel waarschijnlijk actief en dynamisch en we leren dat dit een veelvoorkomend, hoewel voorheen niet waargenomen, thema kan zijn in de vroege vorming van sterrenstelsels.

De astronomen observeerden ook de uitstroom van heet, geïoniseerd gas – meestal veroorzaakt door gewelddadige galactische activiteit zoals supernovae – die naar buiten duwde vanuit het centrum van A1689-zD1.

Het is mogelijk, gezien hun potentieel explosieve aard, dat de uitstroom iets te maken heeft met de koolstofhalo.

Uitstroom vindt plaats als gevolg van gewelddadige activiteit, zoals de explosie van supernova’s (die nabijgelegen gasvormig materiaal uit het sterrenstelsel blazen) of zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels (die sterke magnetische effecten hebben die materiaal in krachtige jets kunnen uitstoten), aldus de auteurs van het artikel.

Hierdoor is de kans groot dat de hete uitstroom iets te maken heeft met de aanwezigheid van de koude koolstofhalo. En dat benadrukt nog eens het belang van de meerfasige, of warme tot koude aard van het uitstromende gas.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in de Astrophysical Journal.

Artikel: Akins et al. 2022. ALMA reveals extended cool gas and hot ionized out in a typical star-forming galaxy at z = 7.13. ApJ, in press;

Eerste publicatie: 15 juni 2022
Bron: Sci-News