Nieuw onderzoek met behulp van het MUSE-instrument laat zien dat galactische winden, die van cruciaal belang zijn voor de evolutie van sterrenstelsels, een veel voorkomend fenomeen zijn in het universum, wat eerdere aannames dat galactische winden zeldzaam zijn in twijfel trekt. In sommige gevallen laten sterrenstelsels grote hoeveelheden materiaal vrij in hun omgeving, veroorzaakt door de explosies van massieve sterren. Het MUSE-instrument van de Very Large Telescope van de European Southern Observatory (ESO) heeft nu voor het eerst aangetoond dat dergelijke ‘galactische winden’ verre van zeldzaam zijn, maar regelmatig voorkomen.
De ontdekking van de bipiramidale structuur
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS) ontdekte de karakteristieke biconische structuur van galactische winden tijdens het bestuderen van een steekproef van ongeveer 100 sterrenstelsels. Deze structuren zijn echter alleen zichtbaar in specifieke spectraallijnen, en alleen met extreem hoge meetgevoeligheid. Slechts een handvol van dergelijke gevallen was eerder bekend, waarvan de meeste ook met MUSE-instrumenten werden ontdekt.
Professor Lutz Wisotzki, directeur van de Galaxy and Quasar Research Department van het Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) en co-auteur van het artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, zei: ‘MUSE heeft ons laten zien dat deze melkwegbrede uitstroom in bijna elk stervormend sterrenstelsel voorkomt. Bovendien stellen de nieuwe resultaten ons ook in staat de grootte en vorm van deze galactische winden nauwkeurig te identificeren. Tot nu toe was dit alleen mogelijk geweest in zeer zeldzame extreme gevallen.’
De rol van uitstromend gas in de evolutie van het universum
Er wordt gedacht dat uitstromend gas een cruciale rol speelt in de kosmische evolutie van sterrenstelsels door hun groei en stervorming te reguleren. Theoretische berekeningen voorspellen dat het uitstromende gas een ‘bipolaire’ vorm aanneemt en zich op en neer door het vlak van de melkweg uitstrekt tot in het omringende galactische medium. Soortgelijke vormen zijn direct waargenomen in enkele nabijgelegen sterrenstelsels, zoals het ‘Sigaarstelsel’ M82, en zelfs in onze eigen Melkweg, maar we kunnen alleen de binnenste gebieden zien en kunnen geen totaalbeeld schetsen.
Galactische winden in het jonge universum
Kosmologische simulaties van de vorming van sterrenstelsels voorspellen dat galactische windfenomenen vaker en sterker voorkomen in de vroege stadia van het jonge heelal: omdat jonge sterrenstelsels een hogere stervormingsactiviteit hebben, meer supernova-explosies en dus een sterkere uitstroom. Deze uitstromen transporteren gas en energie uit het sterrenstelsel rondom het sterrenstelsel, waardoor het sterrenstelsel de brandstof verliest die het nodig heeft voor verdere stervorming, terwijl ook de omgeving van het "ringstelsel" wordt verrijkt. Dit zogenaamde feedbackproces kan een sleutelfactor zijn in ons begrip van de vorming en evolutie van sterrenstelsels, maar we hebben er slechts een onvolledig begrip van door middel van observaties vanwege de moeilijkheid om het fenomeen te detecteren.
Nieuwe inzichten van MUSE
Nieuw onderzoek met het MUSE-instrument laat nu direct zien dat galactisch gas op een afstand van meer dan 30.000 lichtjaar rond de Melkweg stroomt. Het waarneembare signaal hangt sterk af van de oriëntatie van het sterrenstelsel ten opzichte van de gezichtslijn: als je het sterrenstelsel vanaf de zijkant bekijkt, is er sterke straling boven en onder het vlak van het sterrenstelsel, terwijl als je het sterrenstelsel van "boven" of "onder" bekijkt, het signaal zwakker en gelijkmatiger verdeeld is. Deze waarnemingen bevestigen op indrukwekkende wijze eerder theoretisch voorspelde vormen van bipolaire uitstroom loodrecht op het vlak van de Melkweg.
Referentie: "De bipolaire uitstroom van massieve sterrenstelsels bereikt 10 kpc wanneer roodverschuiving z≈1", auteurs: Yucheng Guo, Roland Bacon, Nicolas F. Bouché, Lutz Wisotzki, Joop Schaye, Jérémy Blaizot, Anne Verhamme, Sebastiano Cantalupo, Leindert A. Boogaard, JarleJ .J.J. Boogaard, Jarle Brinchmann, Maxime Cherrey, Haruka Kusakabe, Ivanna Langan, Floriane Leclercq, Jorryt Matthee, Léo Michel-Dansac, Ilane Schroetter en Martin Wendt, 6 december 2023, Natuur.
DOI:10.1038/s41586-023-06718-w
Samengestelde bron: ScitechDaily