Kids

Persbericht

Donkere sterrenstelsels opgespoord in het vroege heelal

11 juli 2012, Utrecht

Voor het eerst zijn donkere sterrenstelsels – een vroege, theoretisch voorspelde fase in het ontstaan van sterrenstelsels – waargenomen. Deze objecten zijn in wezen gasrijke sterrenstelsels zonder sterren. Met behulp van ESO’s Very Large Telescope is een internationaal onderzoeksteam erin geslaagd om deze ongrijpbare objecten te detecteren via de gloed die zij vertonen doordat zij door een quasar worden aangelicht.

Donkere sterrenstelsels zijn kleine, gasrijke stelsels in het vroege heelal die niet erg bedreven zijn in het produceren van sterren. Hun bestaan wordt voorspeld door theorieën over de vorming van sterrenstelsels: ze worden beschouwd als de bouwstenen van de huidige, heldere stelsels, die rijk zijn aan sterren. Astronomen denken dat zij deze grote stelsels wellicht van het gas hebben voorzien waarmee zij later hun huidige sterren hebben geproduceerd.

Omdat ze weinig of geen sterren bevatten, zenden de donkere stelsels niet veel licht uit. Daardoor zijn ze moeilijk waarneembaar. Al jaren proberen astronomen technieken te ontwikkelen om het bestaan van deze stelsels te bevestigen. De eerste aanwijzingen voor hun bestaan waren kleine absorptiedipjes in de spectra van lichtbronnen op de achtergrond. Bij dit nieuwe onderzoek zijn de donkere stelsels nu voor het eerst rechtstreeks waargenomen.

We hebben het probleem van de detectie van donkere stelsels aangepakt door ze met licht te beschijnen,’ aldus Simon Lilly (ETH Zürich, Zwitserland), mede-auteur van het onderzoeksartikel. ‘We hebben gezocht naar de fluorescerende gloed van het gas in donkere stelsels die door het ultraviolette licht van een naburige en zeer heldere quasar worden aangelicht. Het quasarlicht brengt deze stelsels aan het gloeien op een manier die vergelijkbaar is met hoe witte kleding oplicht onder de uv-lampen in een nachtclub.’ [1]

Het onderzoeksteam heeft het grote licht-opvangende oppervlak en de grote gevoeligheid van de Very Large Telescope (VLT) benut om een reeks zeer lang belichte opnamen te maken, om zo de extreem zwakke gloed van de donkere stelsels te detecteren. Met het instrument FORS2 is een hemelgebied rond de heldere quasar [2] HE 0109-3518 in kaart gebracht, om zo het ultraviolette licht op te sporen dat waterstofgas uitzendt als het aan intense straling wordt blootgesteld. Door de uitdijing van het heelal wordt dit licht, tegen de tijd dat het bij de VLT aankomt, waargenomen als een violet schijnsel. [3]

Na jaren van pogingen om de fluorescerende emissie van donkere stelsels te detecteren, bewijzen onze resultaten het potentieel van onze methode voor het opsporen en onderzoeken van deze fascinerende en tot nog toe onzichtbare objecten,’ zegt Sebastiano Cantalupo (Universiteit van Californië, Santa Cruz), hoofdauteur van het onderzoek.

Het team heeft bijna honderd gasachtige objecten opgespoord die binnen een straal van enkele miljoenen lichtjaren rond de quasar liggen. Na zorgvuldige analyse, gericht op het uitsluiten van objecten waarbij de emissie door stervorming binnen de stelsels zelf wordt veroorzaakt, in plaats van door het licht van de quasar, bleven er uiteindelijk twaalf over. Dat zijn de meest overtuigende identificaties van donkere stelsels in het heelal tot nu toe.

Het is de astronomen ook gelukt om enkele eigenschappen van de donkere stelsels te bepalen. Ze schatten dat de stelsels ongeveer een miljard zonsmassa’s aan gas bevatten, wat typerend is voor lichte, gasrijke sterrenstelsels in het jonge heelal. Ook konden ze schatten dat het stervormingsrendement in de stelsels minstens honderd keer zo laag is als in karakteristieke ster-vormende stelsels in een vergelijkbaar stadium van de kosmische geschiedenis. [4]

Onze waarnemingen met de VLT hebben het bewijs opgeleverd voor het bestaan van compacte, op zichzelf staande donkere wolken. Met dit onderzoek hebben we een cruciale stap gezet in het opsporen en onderzoeken van de duistere vroege stadia van het ontstaan van sterrenstelsels, en de manier waarop sterrenstelsels aan hun gas zijn gekomen,’ besluit Cantalupo.

De integral field-spectograaf MUSE, die in 2013 bij de VLT in bedrijf wordt genomen, zal een uiterst belangrijk hulpmiddel zijn bij het onderzoek van deze objecten.

Noten

[1] Fluorescentie is de lichtemissie van een stof die door een lichtbron wordt aangelicht. In de meeste gevallen heeft het uitgezonden licht een langere golflengte dan het bronlicht. Zo wordt in een tl-buis voor ons onzichtbaar ultraviolet licht omgezet in zichtbaar licht. Sommige stoffen, zoals gesteenten en mineralen, vertonen van nature fluorescentie, maar deze eigenschap kan ook kunstmatig worden opgewekt. Zo zijn aan wasmiddelen fluorescerende chemicaliën toegevoegd om witte kleding witter-dan-wit te laten lijken.

[2] Quasars zijn extreem heldere, verre sterrenstelsels die hun energie waarschijnlijk ontlenen aan het superzware zwarte gat in hun centrum. Hun grote helderheid maakt hen tot krachtige lichtbakens die objecten in hun omgeving kunnen doen oplichten. Op die manier is onderzoek mogelijk van het tijdperk waarin uit oergas de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden.

[3] Deze emissie van waterstof staat bekend als Lyman-alfa-straling, en ontstaat als elektronen in waterstofatomen van het op een na laagste naar het laagste energieniveau terugvallen. Het is een soort ultraviolet licht. Doordat het heelal uitdijt, wordt de golflengte van het licht dat objecten uitzenden uitgerekt terwijl het zich door de ruimte voortplant. Hoe groter de afstand die het licht moet afleggen, des te groter is de uitrekking. Omdat rood de langste golflengte is die wij kunnen zien, is dit proces letterlijk een golflengteverschuiving naar de rode kant van het spectrum – vandaar de naam ‘roodverschuiving’. De quasar HE 0109-3518 vertoont een roodverschuiving van z = 2,4, en het ultraviolette licht van de donkere stelsels is verschoven naar het zichtbare spectrum. Om de ‘roodverschoven’ fluorescerende emissie te kunnen detecteren, werd een speciaal filter ontwikkeld, dat alleen licht met een golflengte van ongeveer 414,5 nm doorlaat – Lyman-alfa-straling met een roodverschuiving van z = 2,4. Dat komt overeen met een violette tint.

[4] Het stervormingsrendement is gelijk aan de totale massa van nieuw gevormde sterren gedeeld door de massa van de beschikbare hoeveelheid gas. De astronomen hebben vastgesteld dat de donkere stelsels er meer dan 100 miljard jaar over zouden doen om hun gas in sterren om te zetten. Dit resultaat is in overeenstemming met recente theoretische onderzoeken, die erop wijzen dat gasrijke, massa-arme halo’s op grote roodverschuiving door hun lage metaalgehalte een zeer laag stervormingsrendement hebben.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Detection of dark galaxies and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4’ van Cantalupo et al., dat in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zal verschijnen.

Het onderzoeksteam bestaat uit Sebastiano Cantalupo (Universiteit van Californië, Santa Cruz, VS), Simon J. Lilly (ETH Zürich, Zwitserland) en Martin G. Haehnelt (Kavli Institute for Cosmology, Cambridge, VK).

Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

Contact

Sebastiano Cantalupo
University of California
Santa Cruz, USA
Tel: +1 831 459 5891
E-mail: cantal@ucolick.org

Simon J. Lilly
Institute for Astronomy, ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tel: +41 44 633 3828
E-mail: simon.lilly@phys.ethz.ch

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mob: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media

Dit is een vertaling van ESO-persbericht eso1228.

Over dit bericht

Persberichten nr.:eso1228nl-be
Naam:HE 0109-3518
Type:Early Universe : Galaxy
Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2
Science data:2012MNRAS.425.1992C

Afbeeldingen

Donkere sterrenstelsels voor het eerst waargenomen
Donkere sterrenstelsels voor het eerst waargenomen
Donkere sterrenstelsels voor het eerst waargenomen (met inschriften)
Donkere sterrenstelsels voor het eerst waargenomen (met inschriften)
De positie van quasar HE 0109-3518
De positie van quasar HE 0109-3518
De omgeving van quasar HE 0109-3518
De omgeving van quasar HE 0109-3518
Donkere stelsels in het vroege heelal (uitsneden)
Donkere stelsels in het vroege heelal (uitsneden)

Video's

Inzoomen op HE 0109-3518
Inzoomen op HE 0109-3518

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

  • First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
  • Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.

As for their duration, cookies can be:

  • Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
  • Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.