ALMA, de Europees/Amerikaans/Zuidoost-Aziatische telescoop met Nederlandse inbreng, heeft weer eens een spectaculaire opname opgeleverd. De foto toont een ‘gravitationeel vergroot’ beeld van de stervormingsgebieden in een ver sterrenstelsel. Nooit eerder zijn zulke stellaire kraamkamers in zo’n ver sterrenstelsel zo duidelijk in beeld gebracht. De nieuwe waarnemingen zijn vele malen detailrijker dan de opnamen die met de Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA zijn gemaakt. Het sterrvormingsgebieden zijn een soort grote versie van de bekende Orionnevel.
De telescoop heeft ongekend gedetailleerde informatie opgeleverd over objecten in het nabije en verre heelal. Bij waarnemingen van eind was het verre sterrenstelsel SDP.81 doelwit. Het licht van dit stelsel is onderhevig aan een kosmisch verschijnsel dat het gravitatielenseffect wordt genoemd. Tussen SDP.81 en ALMA staat een ander stelsel dat als een lens fungeert. De zwaartekracht van dit lensstelsel vervormt het beeld van het verre sterrenstelsel tot een bijna volmaakte Einsteinring.
Meerdere teams van wetenschappers hebben onafhankelijk van elkaar de ALMA-gegevens van SDP.81 geanalyseerd. Dat leverde een stortvloed aan onderzoeksartikelen op met ongekende informatie over het stelsel, waaronder details over zijn structuur, inhoud en bewegingen. Ook diverse Nederlanders, onder wie Paul van der Werf (Universiteit Leiden) zijn bij de onderzoeken betrokken.
ALMA werkt als een interferometer. Eenvoudig gezegd vormen de antennes van de array één kolossale virtuele telescoop. Bij gevolg hebben deze nieuwe opnamen van SDP.81 een zesmaal zo hoge resolutie (beeldscherpte) als de infraroodopnamen die met de Hubble-ruimtetelescoop van ESA en NASA zijn gemaakt.
De geavanceerde modellen van de astronomen tonen een fijne, nooit eerder waargenomen structuur binnen SDP.81, in de vorm van stofrijke wolken waarvan wordt vermoed dat ze grote hoeveelheden koud moleculair gas bevatten. Zulke wolken zijn de geboorteplaatsen van sterren en planeten.
De modellen van de astronomen konden de vervorming corrigeren die door het gravitatielenseffect ontstaat. Daardoor zijn de waarnemingen zo scherp dat onderzoekers stervormingsgebieden met afmetingen tot 100 lichtjaar in het sterrenstelsel kunnen zien. De stervormingsgebieden lijken op een grote versie van de Orionnevel. Ze produceren duizenden keren meer nieuwe sterren. Het is voor het eerst dat dit verschijnsel op zo’n enorme afstand is waargenomen.
‘De gereconstrueerde ALMA-opname van het sterrenstelsel is spectaculair,’ zegt Rob Ivison, mede-auteur van twee van de artikelen en wetenschappelijk directeur van ESO. ‘ALMA’s enorme opvangende oppervlak, de grote afstanden tussen haar antennes en de stabiele atmosfeer boven de Atacamawoestijn dragen allemaal bij aan de voortreffelijke detailrijkdom van zowel beelden als spectra. Dat levert niet alleen heel gevoelige waarnemingen op, maar ook informatie over de wijze waarop de verschillende delen van het sterrenstelsel bewegen. We kunnen stelsels aan de andere kant van het heelal onderzoeken die bezig zijn om samen te vloeien en enorme aantallen sterren produceren. Voor zulke dingen mag je me ’s morgens wakker maken!’
Met behulp van de spectrale informatie die met ALMA is verkregen, hebben astronomen ook gemeten hoe het verre stelsel roteert, en een schatting van zijn massa gemaakt. De gegevens laten zien dat het gas in dit stelsel instabiel is: samenballingen van gas zijn bezig samen te trekken en zullen in de toekomst waarschijnlijk in nieuwe grote stervormingsgebieden veranderen.
Opmerkelijk is ook dat de modellen van het lenseffect erop wijzen dat zich in het centrum van het voorgrondstelsel, dat als lens fungeert, een superzwaar zwart gat bevindt. Het centrale deel van SDP.81 is te zwak om waarneembaar te zijn, wat tot de conclusie leidt dat het voorgrondstelsel een centraal zwart gat heeft dat meer dan 200 à 300 miljoen maal zoveel massa heeft als de zon.
Het aantal artikelen dat op basis van deze ene ALMA-dataset is gepubliceerd bewijst hoeveel opwinding het grote potentieel van de array onder astronomen veroorzaakt. Het laat ook zien dat ALMA astronomen de komende jaren tot nog meer ontdekkingen in staat zal stellen, en nog meer vragen over de aard van verre sterrenstelsels kan helpen beantwoorden.
Meer afbeeldingen staan in het Nederlandstalige persbericht van ESO