Nieuwe waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope hebben uitgewezen dat het elliptische reuzenstelsel Messier 87 in de loop van de afgelopen miljard jaar een compleet middelgroot sterrenstelsel heeft opgeslokt. Een team van astronomen heeft voor het eerst duidelijk bewijs voor deze gebeurtenis kunnen vinden, door de bewegingen van 300 gloeiende planetaire nevels in kaart te brengen. Ook is licht van het compleet uiteengerukte slachtoffer gedetecteerd.
Astronomen denken dat sterrenstelsels groeien door kleinere stelsels op te slokken. Maar het bewijs daarvoor is doorgaans niet gemakkelijk te vinden – net zoals water dat uit een glas in een vijver wordt gegoten zich snel met het vijverwater zal vermengen, vermengen de sterren van een opgeslokt stelsel zich met de gelijksoortige sterren van het grotere stelsel. Maar nu heeft een team van astronomen, onder leiding van doctoraalstudent Alessia Longobardi van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Duitsland, via een slimme truc kunnen aantonen dat het nabije elliptische reuzenstelsel Messier 87 in de afgelopen miljard jaar met een kleiner sterrenstelsel is samengesmolten. ‘Dit resultaat toont direct aan dat grote, heldere structuren in het heelal nog steeds substantieel groeien – de sterrenstelsels zijn nog niet af!’, zegt Longobardi. ‘Een groot deel van de buitenste halo van Messier 87 is nu twee keer helderder dan het was geweest als de botsing niet had plaatsgevonden.’
Het reuzenstelsel Messier 87 staat in het centrum van de Virgo-cluster – een grote verzameling sterrenstelsels op ongeveer 50 miljoen lichtjaar van de aarde. Het is een enorme bal van sterren met meer dan duizend miljard keer zoveel massa als de zon. In plaats van te proberen om alle sterren van Messier 87 te bekijken – daar zijn er miljarden van en die zijn te zwak om zich afzonderlijk te laten onderzoeken – keek het team naar planetaire nevels, de schillen van gloeiend gas rond ouder wordende sterren [1]. Deze objecten onderscheiden zich van de hen omringende sterren doordat ze een karakteristieke, heldere zeegroene gloed vertonen. Nauwgezette waarnemingen van het licht van de nevels met behulp van een krachtige spectrograaf leveren informatie op over hun bewegingen [2].
Weliswaar is het water dat eenmaal in een vijver is gegoten niet meer te zien, maar het kan wel rimpelingen en andere verstoringen hebben veroorzaakt. Zulke verstoringen kunnen waarneembaar zijn als er kleideeltjes in het water zweven. Bij het nieuwe onderzoek, dat is uitgevoerd met de FLAMES-spectrograaf van de Very Large Telescope, fungeerden de planetaire nevels als ‘kleideeltjes’. ‘We zijn getuige van een recente aanwasgebeurtenis waarbij een middelgroot sterrenstelsel door het centrum van Messier 87 is getrokken,’ zegt Ortwin Gerhard, hoofd van de dynamicagroep van het Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching en mede-auteur van het nieuwe onderzoek. ‘Ten gevolge van de enorme getijdenkrachten zijn de sterren ervan nu verspreid over een gebied dat 100 keer zo groot is als het oorspronkelijke stelsel!’
Het team heeft ook heel nauwkeurig gekeken naar de verdeling van het licht in de buitenste delen van Messier 87. Daarbij zijn sporen gevonden van extra licht dat afkomstig is van de sterren die tot het opgeslokte stelsel hebben behoord. Uit deze waarnemingen blijkt dat het uiteengerukte sterrenstelsel jongere, blauwere sterren aan Messier 87 heeft toegevoegd. Waarschijnlijk ging het om een spiraalstelsel dat – anders dan elliptische stelsels zoals Messier 87 – nog nieuwe sterren produceerde. ‘Het is heel boeiend om sterren te kunnen identificeren die over honderdduizenden lichtjaren in de halo van dit reuzenstelsel zijn verspreid, en aan hun snelheden nog steeds te kunnen zien dat ze tot een gemeenschappelijke structuur behoren. De groene planetaire nevels zijn de spelden in een hooiberg van gouden sterren. Maar deze schaarse spelden vormen de sleutel tot wat er met de sterren is gebeurd,’ besluit mede-auteur Magda Arnaboldi (ESO, Garching, Duitsland).
Noten
[1]Een planetaire nevel ontstaat wanneer een zonachtige ster het einde van haar leven bereikt. Doordat deze objecten een groot deel van hun energie op enkele specifieke golflengten uitzenden, zijn dit de enige sterren waarvan de bewegingen op de afstand van Messier 87 (50 miljoen lichtjaar) kunnen worden gemeten. Ze gedragen zich als bakens van groen licht die verraden waar ze zijn en met welke snelheid ze bewegen.
[2] Deze planetaire nevels zijn nog steeds erg zwak en vergen het uiterste van de Very Large Telescope: het licht dat we van een gemiddelde planetaire nevel in de halo van Messier 87 ontvangen, komt overeen met het schijnsel van twee gloeilampen van 60 watt op de afstand van Venus. De bewegingen van de planetaire nevels langs de gezichtslijn naar de aarde toe of van de aarde af leiden tot verschuivingen in de golflengte van het uitgezonden licht – een gevolg van het dopplereffect. Door deze verschuivingen met een gevoelige spectrograaf te meten, kunnen de snelheden van de nevels worden vastgesteld.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The build-up of the cD halo of M87 — evidence for accretion in the last Gyr’, van A. Longobardi et al., dat op 25 juni 2015 in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics Letters verschijnt. De resultaten zijn ook gepresenteerd op de jaarlijkse bijeenkomst van de European Astronomical Society, EWASS 2015, die tegelijkertijd in La Laguna op Tenerife plaatsvindt.
Het onderzoeksteam bestaat uit A. Longobardi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Duitsland), M. Arnaboldi (ESO, Garching, Duitsland), O. Gerhard (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik) en J.C. Mihos (Case Western University, Cleveland, Ohio, VS).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. 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 specifiek 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. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
