Een uniek nieuw instrument in combinatie met een krachtige telescoop en een beetje hulp van de natuur heeft onderzoekers een kijkje gegeven in de galactische kinderkamer in het hart van het jonge universum. Na de oerknal, ongeveer 13,8 miljard jaar geleden, was het vroege heelal gevuld met enorme wolken neutraal diffuus gas, bekend als rottende Lyman-α-systemen of DLA's. Deze DLA's dienden als galactische kraamkamers, terwijl de gassen die erin zaten langzaam condenseerden, wat de vorming van sterren en sterrenstelsels aanwakkerde. Ze kunnen zelfs vandaag worden waargenomen, maar het is niet gemakkelijk. "DLA-wolken zijn essentieel om te begrijpen hoe sterrenstelsels zich in het universum vormen, maar ze zijn meestal moeilijk waar te nemen omdat de wolken te diffuus zijn en zelf geen licht uitstralen", aldus de wetenschappers, namelijk Rongmon Bordoloy, universitair hoofddocent natuurkunde aan North Carolina. Staatsuniversiteit en auteursonderzoek.
Momenteel gebruiken astrofysici quasars - superzware zwarte gaten die licht uitzenden - als "achtergrondverlichting" om DLA-wolken te detecteren. En hoewel onderzoekers met deze methode de locatie van DLA's kunnen lokaliseren, werkt het licht van de quasars als kleine spiesjes door de enorme wolk, wat het meten van hun totale omvang en massa bemoeilijkt.
Ale Bordoloy en John O'Meara, hoofdwetenschapper bij het UM-observatorium. Keka in Kamuel, Hawaii, vond een manier om dit probleem te omzeilen door een sterrenstelsel met zwaartekrachtlens en integrale veldspectroscopie te gebruiken om twee DLA's en de sterrenstelsels erin te observeren die ongeveer 11 miljard jaar geleden, kort na de oerknal, werden gevormd.
"Zwaartekrachtlensstelsels zijn sterrenstelsels die langwerpig en helder lijken", zegt Bordoloy. "Dit komt omdat er een door de zwaartekracht massieve structuur voor de melkweg is die het licht vervormt dat eruit komt terwijl het naar ons toe beweegt. Als gevolg hiervan kijken we naar een vergrote versie van het object - het is alsof we een ruimtetelescoop gebruiken die inzoomt en ons een betere visualisatie geeft."
Het voordeel hiervan is tweeledig: ten eerste is het achtergrondobject langwerpig door de lucht en helder, dus het is gemakkelijk om spectrale metingen van verschillende delen van het object vast te leggen. Ten tweede, omdat lensing het object vergroot, kunnen zeer kleine delen worden onderzocht. Als een object bijvoorbeeld een lichtjaar in doorsnee is, kunnen we kleine stukjes met zeer hoge precisie bestuderen.
Met spectrale metingen kunnen astrofysici elementen van de diepe ruimte 'zien' die onzichtbaar zijn voor het blote oog, zoals diffuse gasvormige DLA's en potentiële sterrenstelsels daarin. Meestal is het verzamelen van bewijsmateriaal een lang en moeizaam proces. Maar wetenschappers losten dit probleem op door integrale spectroscopie uit te voeren met behulp van de Keck Cosmic Web Imager.
Integrale veldspectroscopie stelde onderzoekers in staat om het spectrum te verkrijgen van elke afzonderlijke pixel in het gebied van de lucht waarop het was gericht, waardoor spectroscopie van een uitgestrekt object in de lucht zeer efficiënt werd. Deze innovatie, gecombineerd met het langgerekte en heldere sterrenstelsel met zwaartekrachtlens, stelde het team in staat om het diffuse gas van de DLA aan de hemel met hoge precisie in kaart te brengen. Met deze methode konden de onderzoekers niet alleen de grootte van de twee DLA's bepalen, maar ook dat ze gaststelsels bevatten.
"Ik heb bijna mijn hele carrière op deze combinatie gewacht: een telescoop en instrument die krachtig genoeg zijn, en de natuur die ons een beetje geluk geeft om niet één, maar twee DLA's op een nieuwe manier te bestuderen", aldus de wetenschappers. "Het is geweldig om te zien hoe wetenschap in de praktijk wordt gebracht."
Trouwens, DLA is enorm. Met een diameter van meer dan 17,4 kiloparsec zijn ze meer dan tweederde van de grootte van het moderne Melkwegstelsel. Ter vergelijking: 13 miljard jaar geleden was de diameter van een typisch sterrenstelsel minder dan 5 kiloparsec. Een parsec is 3,26 lichtjaar en een kiloparsec is 1000 parsec, dus licht doet er ongeveer 56 jaar over om door elke DLA te reizen.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook:
- Moderne artillerie is het superwapen van Oekraïne. En waarom is Elon Musk hier?
- Astronomen hebben een "gouden standaard" ster in de Melkweg ontdekt