Doorzoek mei 2010

Verst verwijderde stelselcluster tot op heden gevonden

Het universum herbergt een veelheid aan sterrenstelsels. Deze stelsels zijn niet gelijkmatig verdeeld, maar maken deel uit van draadvormige structuren. De filamenten strekken zich uit over het gehele heelal en vormen samen een reusachtig kosmisch spinnenweb. Op de knooppunten van deze filamenten bevinden zich clusters van stelsels, waar talloze sterrenstelsels samen leven. Het meest verafgelegen clusters waar men op is gestuit, althans tot nu toe, is zo’n 9,2 miljard lichtjaar van ons verwijderd. Een team van astronomen uit Japan en Duitsland heeft nu echter een cluster van sterrenstelsels weten te detecteren dat nog ‘iets’ verder van onze planeet ligt, op ongeveer 9,6 miljard lichtjaar welteverstaan.

Het universum is te vergelijken met een tijdmachine. Hoe dieper je kijkt in het heelal, hoe verder je teruggaat in de tijd. Dit beginsel wordt al langere tijd gebruikt in de zoektocht naar clusters in een ver verleden. Maar door de uitdijing van het heelal verwijderen de verre sterrenstelsels waar men naar op zoek is zich met grote snelheden van de aarde en verschuift hun licht van zichtbare naar infrarode golflengten. Deze verschuiving heeft tot gevolg dat het licht dat afkomstig is uit de meest verafgelegen delen van het heelal onzichtbaar is en dat heeft progressie op dit gebied door de jaren heen belemmerd. De capaciteiten van de camera en spectograaf MOIRCS, waarmee infrarood licht opgevangen kan worden, van de Subaru-telescoop op Hawaï maakt het nu mogelijk om dieper dan ooit in het vroege heelal te kijken.

Masayuki Tanaka van de Universiteit van Tokio en collega’s hebben nu een kandidaat gevonden in een zeer verafgelegen cluster van sterrenstelsels in het sterrenbeeld Cetus. Met behulp van MOIRCS wist het team van onderzoekers de afstanden tot enkele massieve stelsels in het kandidaatcluster te meten. “MOIRCS heeft een extreem krachtig vermogen om afstanden tot sterrenstelsels te meten. Dit is wat onze uitdagende observatie mogelijk maakte,” aldus Tanaka. Het team wist te bevestigen dat verschillende sterrenstelsels circa 9,6 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn. “Hoewel we slechts enkele massieve sterrenstelsels op die afstand hebben weten te detecteren, is er overtuigend bewijs dat het clusters een echt, door zwaartekracht gebonden cluster is.”

Dergelijke clusters van stelsels bieden plaats aan een grote hoeveelheid materie die blootgesteld wordt aan extreem hoge temperaturen. Al het materiaal straalt licht uit, maar onder zulke hoge temperaturen is dat uitstoot zo blauw dat het licht niet zichtbaar is voor het menselijk oog. Het team maakt edaarom gebruik van het röntgenobservatorium XMM-Newton om onzichtbaar licht van het cluster op te vangen. Volgens Alexis Finoguenov, lid van het team, “werd er een duidelijk aanwijzing voor warm gas in het clusters gevonden, ondanks de moeilijkheden met het verzamelen van röntgenfotonen met een kleine effectieve telescoopgrootte die gelijk is aan de grootte van een amateurtelescoop.”

De combinatie van observaties in golflengten die voor ons onzichtbaar zijn heeft dus geleid tot de ontdekking van een clusters dat zich vierhonderd miljoen lichtjaar verwijderd van ons vandaan bevindt dan de vorige recordhouder. Het cluster is een ideaal laboratorium voor het onderzoeken van de evolutie van sterrenstelsels en kan ons mogelijk meer vertellen over de oorsprong van het universum. Het team is van plan hun zoektocht naar andere verafgelegen clusters te vervolgen.

Fonteinen op de maan een goudmijn in de zoektocht naar water?

In de zoektocht naar water voor astronauten die in de toekomst mogelijk op de maan verblijven kunnen stofpluimen die vanuit kraters de ‘lucht’ in worden geloodst mogelijk een helpende hand bieden. Het idee van vliegend stof is afkomstig van astronaut Gene Cernan, die deel uitmaakte van de bemanning van missie Apollo 17. Hij maakte melding van een gloed boven het maanoppervlak waarvan wetenschappers dachten dat het het resultaat was van de wisselwerking tussen zonlicht en stof. Tijdens een experiment dat destijds uit werd gevoerd ontdekte men tevens een vlaag van stofdeeltjes die met een hoge snelheid opdoemde tijdens zonopkomst- en ondergang.

Onderzoekers vermoeden dat de zonnewind betrokken is bij dit proces. Dit plasma van positieve ionen en elektronen wordt voortdurend langs de maan geblazen en op het moment dat de zon achter de horizon tevoorschijn komt of verdwijnt bewegen de deeltjes zich bijna horizontaal over het maanoppervlak. Wanneer deze stroom belemmert wordt door een obstructie op het oppervlak zouden de lichte elektronen en zware ionen in de wind zich in verschillende verhoudingen moeten verspreiden, wat tot gevolg gevolg heeft dat er een negatief geladen ‘elektronenwolk’ ontstaat die afstotende elektrostatische krachten produceert, welke op hun beurt stof de lucht in kunnen blazen.

Dit proces wordt echter niet helemaal begrepen, omdat de ionen ook beïnvloed zullen worden door de krachten van de elektrische onbalans, waardoor ze zich verspreiden en de elektronenwolken neutraliseren. Wetenschappers wisten tot nu toe niet waar de ionen naartoe zouden gaan. Een team van onderzoekers dat onder leiding stond van William Farrell van het Goddard Space Flight Center denkt hier nu echter duidelijkheid over geschept te hebben. Zij hebben onderzocht hoe de ionen zich bewegen in kraters die zich dicht bij de polen van onze natuurlijke satelliet bevinden.

Met behulp van computersimulaties wist het team te berekenen dat de elektrische krachten een deel van de ionen over de rand zullen tillen, maar dat er ook gebieden zullen zijn waar elektronen domineren, waardoor er elektrostatische krachten ontstaan die krachtig zijn om stof de lucht in de blazen. Het is nog niet duidelijk hoeveel materiaal in deze fonteinen van stof in de lucht wordt geloodst, aangezien dat afhankelijk is van de grootte van de stofdeeltjes en andere oppervlaktekenmerken. De maansonde LADEE, die in 2013 gelanceerd moet worden, is ontwikkeld om maanstof- en gassen te verzamelen en zou deze vraag kunnen beantwoorden.

De onderzoekers verwachten dat men door stoffonteinen in kraters te analyseren op het spoor kan komen van bevroren water en andere bronnen onder het maanoppervlak.