In het zuiden van Chili (Puerto Varas) zijn ongeveer 200 ALMA-astronomen uit de hele wereld deze week bijeen om resultaten te presenteren en te bespreken die zijn verzameld tijdens ALMA’s eerste wetenschappelijke jaar. Tim van Kempen is erbij en bespreekt hier de eerste, baanbekende, resultaten van de submillimeter-telescoop in Noord-Chili.
Deze week ben ik voor het eerst na mijn terugkeer in Nederland weer terug in Chili, dit keer voor een conferentie. En wel een heel speciale conferentie, waar de resultaten worden gepresenteerd van de zogeheten 'Cycle 0', de eerste ronde van wetenschapsvoorstellen. Eigenlijk is ALMA nog niet goed begonnen, want Cycle 0 maakt nog lang niet gebruik van alle mogelijkheden die ALMA zal gaan bieden. “Slechts” een kwart van de uiteindelijke 66 schotels deden hieraan mee, maar zelfs deze 16 schotels presteren vele malen beter dan wat andere observatoria kunnen doen.
In het afgelopen jaar is er al een aantal resultaten voorbij gekomen in persberichten. Zo waren daar de waarnemingen van suiker die ik vorige keer heb besproken. Maar deze week zal er nog veel meer naar buiten komen van projecten die zijn waargenomen door ALMA. Deze week zal ik een aantal bespreken die hier in Chili worden gepresenteerd.
Het eerste onderwerpn op de conferentie was de evolutie van melkwegstelsels. Dit is een populair onderwerp in de sterrenkunde, zeker op ALMA-golflengtes. Melkwegstelsels zijn gevormd vlak na de oerknal (de formatie zelf is een onderwerp waar we later aan toe komen), maar zien er dan totaal anders uit. Om te evolueren naar de melkwegstelsels die we rond onze Melkweg zien, moeten de meeste stelsels door een stadium waarin ze heel snel heel veel sterren vormen. Vaak 50 tot 100 keer zoveel als onze Melkweg, waar stervorming overigens nog steeds bezig is.
ALMA heeft naar een aantal van dit soort melkwegstelsels gekeken toen het universum maar 6 miljard jaar oud was. En dan vooral naar het gas in dit soort stelsels. Andere telescopen kunnen dat gas vaak maar net zien en niet veel meer zeggen. ALMA is zo gevoelig dat het gas in dit soort stelsels niet alleen gezien kan worden, maar ook in detail geanalyseerd kan worden. Met behulp van emissie van specifieke tracer-moleculen kan ALMA de structuur, temperatuur en snelheidsverdeling meten. En dit vertelt ons hoe de stervorming zich voltrekt.
Het beste resultaat kwam in een van de bekeken melkwegstelsels, NGC 1266, waar gezocht werd naar de lijn van SiO (siliciumoxide, oftewel een soort roest). Dit molecuul is normaliter alleen aanwezig in stof en afwezig in het gas. Maar de aanwezigheid van dit molecuul in het gas verried direct de aanwezigheid van schokken die bijna het hele melkwegstelsel overhoop aan het halen zijn. Deze schokken vernietigen het stof waardoor dit molecuul zichtbaar wordt. Deze schokken worden veroorzaakt door het zwarte gat in het centrum dat in dit melkwegstelsel extreem actief is.
We wisten dat dit soort schokken gerelateerd zijn aan de hoge stervorming in dit soort melkwegstelsels, maar niet hoe of zelfs waar. ALMA laat zien dat dit soort stervorming dichtbij het zwarte gat plaatsvindt, eigenlijk alleen omdat het gas door de schokken stevig wordt samengedrukt. Zo stevig dat de stervorming veel hoger wordt dan in normale melkwegstelsels in het huidige universum.
Een ander resultaat is bereikt door te kijken naar het gas in de buurt van het gebied PKS 1830-211. Achter dit gas, wat zich in een cluster van melkwegstelsels bevind, staat een heel heldere quasar op een roodverschuiving van 2,5. Het koude gas absorbeert de straling van de achterliggende quasar op specifieke golflengtes. Toen hier naar gekeken werd, vond men dat het gas zich op een roodverschuiving van 0,89 bevond, en niet vlak voor de quasar. Dit gas is heel erg koud en vormt dan ook helemaal geen sterren. Wat ALMA liet zien is dat het gas een temperatuur van 5 Kelvin had, precies de temperatuur die wordt voorspeld door de kosmologie. Dit bevestigt dat het universum adiabatisch afkoelt terwijl het uitdijt. Nu is het universum afgekoeld tot 3 Kelvin.
Tim van Kempen
Tim van Kempen is onderzoeker aan de Sterrewacht Leiden en werkt sinds juli 2010 voor en met ALMA. Na twee jaar in Chili te hebben gewoond en gewerkt om bij het testen van ALMA te helpen, is hij sinds kort terug in Nederland. In dit blog zal hij de techniek van ALMA bespreken en de eerste wetenschappelijke resultaten toelichten.