De kans op succes zou ervoor zorgen dat een Vegas-bookmaker rechtop gaat zitten en kennis neemt. Maar met een kans van één op de 10 miljoen, hebben astronomen die de hemel onderzoeken een groep van vier dicht opeengepakte quasars gevonden in een van de meest afgelegen delen van het universum. De zeldzame groepering kan een ontluikend sterrenstelselcluster zijn, en de ongewoon koude wieg van gas kan een heroverweging zijn van hoe we het vroege universum modelleren.
gerelateerde inhoud
- Wat is het universum? Real Physics heeft een aantal verbluffende antwoorden
Quasars behoren tot de helderste objecten die bekend zijn - volgens NASA geeft elk meer energie af dan 100 volwassen sterrenstelsels samen. Maar quasars zijn alleen te vinden in de verre uithoeken van het universum en kunnen niet met het blote oog worden gezien. Vanwege de tijd die het kost om zo ver te reizen, is het detecteren van dergelijke verre objecten vergelijkbaar met terugzien in de tijd, dus astronomen denken dat quasars de zaden zijn van jonge sterrenstelsels, aangedreven door gassen die in de superzware zwarte gaten aan hun kernen vallen. Als materie naar binnen valt en dichtbij de snelheid van het licht komt, zendt het straling uit die we met telescopen kunnen opvangen.
De quasarfase duurt niet lang, slechts ongeveer een duizendste van het leven van een sterrenstelsel. Daarna neemt de helderheid af naarmate de instroom van materie vertraagt, zegt studieleider Joseph Hennawi, een astrofysicus bij het Max Planck Instituut in Duitsland. Twee quasars dicht bij elkaar zien terwijl ze nog helder zijn, is een chancy-bedrijf, dus zijn team wist niet zeker wat ze zouden vinden als ze quasars gingen onderzoeken met behulp van de WM Keck Observatory in Hawaii. Tot hun verbazing wezen ze er snel vier in kosmisch opzicht dicht bij elkaar. Het kwartet is ineengedoken in een gebied van lucht met een doorsnede van minder dan 600.000 lichtjaar dat zich ongeveer 10 miljard lichtjaar van de aarde bevindt.
"De auteurs vonden het door de omgeving van slechts 29 heldere quasars te onderzoeken", zegt Michele Trenti, senior docent aan de School of Physics van de University of Melbourne. "Dus op het eerste gezicht lijkt het alsof je de loterij wint met een handvol tickets."
Dat is niet alles dat vreemd was aan dit quasarkwartet. Het viertal werd gevonden in een wolk van koud, donker gas en de observaties van het team suggereren dat soortgelijke wolken ongeveer 10 procent van de tienduizenden bekende quasars omringen. Dat is vreemd, want volgens de huidige theorieën moeten quasars in groepen zoals deze worden omringd door heet plasma, of geïoniseerd gas, bij een temperatuur van ongeveer 10 miljoen graden.
"Dit betekent dat er een fysiek proces is dat de modellen niet vastleggen, " zegt Hennawi, wiens team deze ontdekking deze week in Science rapporteert.
Dit Keck-telescoopbeeld toont het ruimtegebied dat wordt ingenomen door het zeldzame quasar-kwartet, waarbij elk quasar wordt aangegeven door pijlen. De quasars zijn ingebed in een gigantische nevel van koel, dicht gas dat hier zichtbaar is als een blauwe waas. (Hennawi en Arrigoni-Battaia, MPIA) Dus wat is er aan de hand? Het gebied dat de astronomen observeerden, bevat veel meer sterrenstelsels dan andere regio's, wat erop wijst dat het quasar-kwartet de vroege stadia van de vorming van een sterrenstelsel zou kunnen vertegenwoordigen. Galaxy-clusters behoren tot de grootste objecten in het universum en meten honderden miljoenen lichtjaren van begin tot eind. De Melkweg, bijvoorbeeld, maakt deel uit van een cluster van 54 sterrenstelsels die de Lokale Groep wordt genoemd, met een diameter van ongeveer 10 miljoen lichtjaar.
Uitzoeken hoe deze ongebruikelijke quasar-groeperingen zijn gevormd, kan ons helpen begrijpen hoe het universum groeide en evolueerde - vergelijkbaar met het traceren van de groei van een foetus tot een volwassene, zodat we kunnen begrijpen hoe een populatie vorm krijgt. Knutselen met de computersimulaties die wetenschappers gebruiken om modellen van het vroege universum te testen, kan helpen, zegt Hennawi. Een probleem is echter dat de simulaties een breed scala aan schalen moeten dekken, van honderden miljoenen lichtjaren tot enkele duizenden. "Dat is veel dynamisch bereik, " zegt Hennawi. Quasars zijn relatief kleine objecten, elk ongeveer de grootte van ons zonnestelsel, dus het kan voor één model moeilijk zijn om te laten zien hoe ze in het grote geheel passen.
Het is bijvoorbeeld mogelijk dat veel dicht bij elkaar geplaatste proto-sterrenstelsels op elkaar botsten en gas spuwden in de regio, waardoor de gigantische quasar-gevulde wolk ontstond. Maar dat verklaart nog steeds niet goed de gastemperatuur. Gelukkig is dit waarschijnlijk niet het enige kwartet in zijn soort in het universum, en het opsporen van anderen zal astronomen helpen erachter te komen hoe ze zich vormen. "Nu dit soort nevel is gevonden, weten we hoe we ze kunnen zien", zegt Hennawi.
