Sterrenkundigen lossen mogelijk 45-jarig mysterie op

Met behulp van een viertal observaties hebben sterrenkundigen van de Universiteit van Maryland een 45-jarig mysterie opgelost over twee spookachtige spiraalarmen van het sterrenstelsel M106. Het Maryland team, dat werd geleid door Yuxuan Yang, maakte goed gebruik van de unieke mogelijkheden van NASA’s Chandra X-ray Observatory, NASA’s Spitzer Space Telescope, ESA’s XMM-Newton X-ray observatory, en gegevens die eerder werden verkregen met NASA’s Hubble Space Telescope.

M106 (ook wel bekend onder de naam NGC 4258) is een spiraalstelsel dat zich op een afstand van 23,5 miljoen lichtjaren van de Aarde bevindt in het sterrenbeeld Canes Venatici. Op foto’s in visueel licht zijn twee prominente spiraalarmen te zien. Deze armen worden gedomineerd door jonge, heldere sterren, die het gas in de spiraalarmen oplichten. “Maar op röntgenfoto’s domineren twee andere spiraalarmen het beeld, verschijnend als spookachtige verschijningen tussen de grootste spiraalarmen”, zegt Andrew Wilson van de Universiteit van Maryland. Deze zogenoemde “vreemde armen” bestaan voornamelijk uit gas.

“De herkomst van deze spiraalarmen is al lange tijd een groot raadsel”, zegt Yang. “Ze zijn een groot mysterie gebleven sinds de ontdekking van de spiraalarmen in de zestiger jaren.” Door het analyseren van de gegevens van de XMM-Newton, Spitzer en Chandra konden Yang, Bo Li, Wilson en Christopher Reynolds, allemaal van dezelfde Universiteit, bevestigen dat vroegere veronderstellingen dat de spookachtige spiraalarmen gebieden van gas vertegenwoordigen die sterk worden verwarmd door schokgolven juist zijn.

Vroeger hadden sommige astronomen voorgesteld dat de vreemde spiraalarmen uitgestoten worden door een supermassief zwart gat in M106’s kern. Maar radio-observaties door de Very Long Baseline Array van het National Radio Astronomy Observatory en de Very Large Array in New Mexico tonen aan dat er nog meer spiraalarmen worden uitgestoten door dit zwart gat. “Het is zeer onwaarschijnlijk dat een actieve galactische kern meer dan een paar spiraalarmen zou kunnen hebben”, aldus Yang.

In 2001 zagen Wilson, Yang, and Gerald Cecil van de Universiteit van North Carolina dat de twee spiraalarmen in een hoek van 30° ten opzichte van ons melkwegstelsel staan. Maar indien de spiraalarmen iets verticaler zouden staan, zouden ze bijna evenwijdig lopen met de andere twee spiraalarmen. Wilson, Yang en Cecil stelden voor dat de spiraalarmen het gas sterk verwarmt en zo een uitbreidende cocon vormt. Omdat de te dicht bij de kern van M106 liggen, verwarmt de cocon het gas en genereert schokgolven die het gas verwarmen tot miljoenen graden. Hierdoor komt er een enorme hoeveelheid röntgenstraling vrij.

Om dit idee te testen keken Yang en zijn collega’s naar spectrale observaties van de XMM-Newton in het archief. Met de enorme gevoeligheid kon het team de temperatuur van het gas in de spookachtige armen meten en ook zien hoe sterk de röntgenstraling wordt geabsorbeerd.

“Een van de voorspellingen van dit scenario is dat de vreemde spiraalarmen geleidelijk door het verwarmde gas uit het sterrenstelsel zullen worden geduwd”, zegt Yang. De spectrale gegevens van de XMM-Newton tonen aan dat de röntgenstraling in het noordwestelijke deel van de arm meer wordt geabsorbeerd dan in het zuidoostelijke deel van de arm. De resultaten suggereren dat de zuidoostelijke arm zich gedeeltelijk bevindt op de nabije zijde van M106’s schijf en dat de noordwestelijke arm zich gedeeltelijk op de verre zijde bevindt.

Bron: Physorg