Ongeveer 13,8 miljard jaar geleden werd ons universum geboren in een gigantische explosie die aanleiding gaf tot de eerste subatomaire deeltjes en de wetten van de fysica zoals we die kennen. Na ongeveer 370.000 jaar werd waterstof gevormd, de basisbouwsteen van sterren, die waterstof en helium in hun binnenste samensmelten om alle zwaardere elementen te vormen. Hoewel waterstof het meest voorkomende element in het universum blijft, kunnen individuele wolken van waterstofgas moeilijk te detecteren zijn in het interstellaire medium (ISM).
Dit maakt het moeilijk om de vroege stadia van stervorming te onderzoeken, die aanwijzingen zouden geven over de evolutie van sterrenstelsels en het universum. Een internationaal team onder leiding van astronomen uit Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA) merkte onlangs de aanwezigheid op van enorme filamenten van atomair waterstofgas in onze melkweg. Deze structuur, genaamd “Maggie”, bevindt zich op ongeveer 55.000 lichtjaar afstand (aan de andere kant van Melkweg) en is een van de hoogste structuren die ooit in onze melkweg zijn waargenomen.
De studie die hun bevindingen beschrijft, verscheen onlangs in het tijdschrift Astronomie en astrofysicaEn Onder leiding van Jonas Seid, Ph.D. Student aan MPIA Hij werd vergezeld door onderzoekers van de Universiteit van Wenen Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), de Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIFR), Universiteit van Calgary, Universiteit van Heidelberg, Centrum voor Astrofysica en Planetaire Wetenschappen, de Argelander- Instituut voor SterrenkundeHet Indian Institute of Science en NASAJet Propulsion Laboratory (JPL)Jet Propulsion Laboratory).
Het onderzoek is gebaseerd op de verkregen gegevens HI/OH/recombinatielijnonderzoek van de Melkweg (THOR), monitoringsoftware gebaseerd op Extra grote collectie van Karl G. Jansky (VLA) in New Mexico. Met behulp van de centimetergolf-radioschotels van de VLA bestudeert dit project de vorming van moleculaire wolken, de omzetting van atomen in moleculair waterstof, het magnetische veld van de melkweg en andere vragen met betrekking tot ISM en stervorming.
Het uiteindelijke doel is om te bepalen hoe de twee meest voorkomende waterstofisotopen samenkomen om dichte wolken te vormen die opstijgen tot nieuwe sterren. Isotopen omvatten atomaire waterstof (H), bestaande uit één proton, één elektron en geen neutronen, en moleculaire waterstof (H).2) bestaat uit twee waterstofatomen die bij elkaar worden gehouden door een covalente binding. Deze laatste condenseren alleen tot relatief compacte wolken die ijzige gebieden zullen ontwikkelen waar uiteindelijk nieuwe sterren verschijnen.
Deze afbeelding toont een deel van het zijaanzicht van de Melkweg, gemeten door de Gaia-satelliet van de European Space Agency. De donkere band bestaat uit gas en stof, die het licht van de samengesmolten sterren doven. Het galactische centrum van de Melkweg wordt rechts van de afbeelding aangegeven en schijnt helder onder het donkere gebied. Het vak links van het midden geeft de locatie van de “Maggie”-draden aan. Toont de verdeling van atomaire waterstof. De kleuren geven verschillende gassnelheden aan. Krediet: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA
Het proces van de overgang van atomaire waterstof naar moleculaire waterstof is nog grotendeels onbekend, wat deze extreem lange draad tot een bijzonder spannende ontdekking maakte. Terwijl de grootste bekende wolken van moleculair gas ongeveer 800 lichtjaar lang zijn, is Magi 3.900 lichtjaar lang en 130 lichtjaar breed. Zoals Syed uitlegde in een recente MPIA persbericht:
“Deze thread heeft bijgedragen aan dit succes. Hoe je daar bent gekomen weten we nog niet precies. Maar de snaar strekt zich ongeveer 1600 lichtjaar onder het vlak van de Melkweg uit. Dankzij de waarnemingen konden we ook de snelheid van waterstofgas bepalen. Hiermee konden we aantonen dat de snelheden langs de lont nauwelijks verschillen.“
De analyse van het team toonde aan dat het materiaal in het filament een gemiddelde snelheid heeft van 54 km/s-1, die ze voornamelijk bepaalden door te meten tegen de rotatie van de schijf van de Melkweg. Dit betekent dat de straling een golflengte heeft van 21 cm (ook wel “waterstofleidingHet was zichtbaar tegen de kosmische achtergrond, waardoor de structuur herkenbaar was. “Door de waarnemingen konden we ook de snelheid van waterstofgas bepalen”, zegt Henrik Beuther, voorzitter van THOR en co-auteur van het onderzoek. “Hierdoor konden we aantonen dat snelheden langs de gloeidraad verschillen nauwelijks.”
Deze afbeelding in valse kleuren toont de verdeling van atomaire waterstof gemeten bij een golflengte van 21 cm. De rode stippellijn volgt de “Maggie”-leads. tegoed: c. Master / MPIA
Hieruit concludeerden de onderzoekers dat Maggi een coherente structuur is. Deze resultaten bevestigden de waarnemingen van een jaar geleden door Juan de Soler, een astrofysicus aan de Universiteit van Wenen en co-auteur van het artikel. Toen hij de draad zag, noemde hij het de langste rivier in zijn geboorteland Colombia: de Río Magdalena (Engels: Margaret of “Maggie”). Hoewel Maggie geïdentificeerd had kunnen worden in Solers eerdere beoordeling van de THOR-gegevens, toonde alleen de huidige studie zonder redelijke twijfel aan dat het een coherente structuur is.
Op basis van eerder gepubliceerde gegevens schat het team ook dat Maggi een fractie van de massa 8% moleculaire waterstof bevat. Bij nader onderzoek merkte het team op dat het gas op verschillende punten langs de gloeidraad samenkwam, waardoor ze concludeerden dat waterstofgas zich op die locaties ophoopte in grote wolken. Ze voorspelden ook dat het atomaire gas in die omgevingen geleidelijk zou condenseren tot een moleculaire vorm.
“Er blijven echter veel vragen onbeantwoord”, voegde Syed eraan toe. “De aanvullende gegevens, waarvan we hopen dat ze ons meer aanwijzingen zullen geven over de moleculaire gasfractie, wachten al om te worden geanalyseerd.” Gelukkig zullen binnenkort verschillende ruimte- en grondobservatoria operationeel zijn, en telescopen die zullen worden uitgerust om deze filamenten in de toekomst te bestuderen. Deze omvatten James Webb Ruimtetelescoop (JWST) en radiopeilingen zoals vierkante kilometer array (SKA), waarmee we de vroegste periode van het universum kunnen bekijken (“kosmische dageraad”) en de eerste sterren in onze wereld.
Oorspronkelijk geplaatst in universum vandaag.
Voor meer informatie over dit onderzoek, zie: Een massieve filamentstructuur – 3.900 lichtjaar lang – is ontdekt in de Melkweg.
Referentie: “Maggie filamenten”: fysieke eigenschappen van een gigantische atoomwolk” door J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore en H. Linz, 20 december 2021, Beschikbaar Hier. Astronomie en astrofysica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202141265
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
