Sterrenstelsels hebben bipolaire gasuitstroom tot ver in intergalactische ruimte
Sterrenkundigen hebben voor het eerst in drie dimensies waargenomen dat gas vanuit spiraalvormige sterrenstelsels met hoge snelheid naar boven en naar beneden wordt geblazen, ver het sterrenstelsel uit. Ze bevestigen hiermee de theorie van de evolutie van sterrenstelsels: dat stervormende sterrenstelsels intergalactische gasstromen veroorzaken door gas langs de polen te lozen. ‘Dankzij deze studie kunnen we niet meer om de bipolaire winden heen,’ zegt Leids astronoom Joop Schaye. De astronomen publiceren hun bevindingen in Nature.
In de modellen die de vorming van sterrenstelsels beschrijven, zijn gasstromen belangrijk. Sterrenstelsels groeien door de inval van gas uit hun omgeving. De groei, zo is het idee, wordt geremd doordat jonge sterren en superzware zwarte gaten gas via schokgolven ver terug de ruimte inblazen. Wat er precies gebeurt, is onbekend, maar zonder sterke gasstromen zouden er veel te zware sterrenstelsels ontstaan.
Onderzoekers hebben nu voor het eerst overtuigend aangetoond dat galactische winden tot ver buiten sterrenstelsels geraken. Ze deden dat met behulp van het MUSE-instrument op de Very Large Telescope in Chili. Ze bestudeerden het signaal van ijl magnesiumgas rond bijna tweehonderd, verre, spiraalvormige sterrenstelsels. Bij de helft van deze sterrenstelsels kijken ze tegen de rand van de schijf aan. Bij de andere helft zien ze de schijf als een cirkel.
Gas tot tienduizenden lichtjaren van het stelsel
In de groep stelsels waarbij de astronomen tegen de rand keken, bleek dat de gasstromen loodrecht naar boven en naar beneden gaan. ‘We zien het gas tot tienduizenden lichtjaren van het stelsel en het beweegt met honderden kilometers per seconde door de intergalactische ruimte.’ zegt eerste auteur Yucheng Guo (Université de Lyon, Frankrijk).
‘Het is voor mij een echte mijlpaal dat we nu eindelijk een plaatje zien van intergalactische gasstromen rondom gewone sterrenstelsels,’ zegt de Leidse astronoom Joop Schaye. Hij is co-auteur van de studie en doet al jaren onderzoek naar galactische winden en gas in de ruimte tussen sterrenstelsels. ‘Tot nu toe waren waarnemingen moeilijk te interpreteren, maar dankzij deze studie kunnen we niet meer om de bipolaire winden heen.’
Nu astronomen de gemiddelde gasstromen en snelheden in kaart hebben gebracht, kunnen ze hun computersimulaties van de ontwikkeling van sterrenstelsels testen en aanpassen. Dit is belangrijk omdat dan duidelijker wordt hoe sterrenstelsels groeien.
Wetenschappelijk artikel
Bipolar outflows out to 10 kpc for massive galaxies at redshift z ≈ 1. Door: Yucheng Guo et al. In: Nature, 7 december 2023. [origineel | preprint (pdf)]
Dit artikel verscheen als persbericht op de website van de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
Beeld: HST/ESO/VLT/MUSE/Yucheng Guo et al.
Header: ESA