Astronomen die het Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) hebben gebruikt, hebben bewijs ontdekt van enorme waterstofreservoirs – bekend als de Lyman-alfanevel – die meer dan 30.000 sterrenstelsels omringen. Deze waarnemingen, die teruggaan tot een periode van 10 tot 12 miljard jaar geleden, suggereren dat de grondstoffen die nodig zijn voor de groei van sterrenstelsels in het vroege heelal aanzienlijk overvloediger aanwezig waren dan eerder werd geschat.
De uitdaging van het zien van het onzichtbare
Het detecteren van waterstofgas is een van de moeilijkste taken in de observationele astronomie. Omdat waterstof geen eigen licht uitstraalt, blijft het in wezen onzichtbaar voor standaardtelescopen.
Om dit te ondervangen, zoeken astronomen naar een specifiek fenomeen: wanneer waterstof zich in de buurt van een bron van hoge energie bevindt, zoals een sterrenstelsel vol ultraviolette sterren, zorgt die energie ervoor dat het gas gaat gloeien. Door deze ‘gloed’ kunnen wetenschappers de aanwezigheid van het gas in kaart brengen, zelfs als ze de atomen niet rechtstreeks kunnen zien.
Het invullen van de “ontbrekende schakel” in kosmische waarnemingen
Tot nu toe is ons begrip van deze waterstofhalo’s beperkt door een aanzienlijke observatiekloof:
– Eerdere onderzoeken waren vaak beperkt tot het detecteren van alleen de helderste, meest extreme voorbeelden van deze halo’s.
– Gerichte waarnemingen waren vaak te “ingezoomd”, waarbij ze zich concentreerden op individuele sterrenstelsels en de grotere structuren eromheen misten.
Hierdoor ontstond er een blinde vlek op onze kosmische kaart, waardoor astronomen de middelgrote structuren tussen kleine, plaatselijke wolken en massieve, onregelmatige klodders niet meer konden zien. De bevindingen van HETDEX zijn van cruciaal belang omdat ze deze kloof overbruggen en een completer statistisch beeld geven van hoe gas rond sterrenstelsels wordt verdeeld tijdens de ‘Kosmische Middag’ – een periode van intense stervorming in de geschiedenis van het universum.
Ongekende schaal en data
De omvang van deze ontdekking wordt bepaald door de enorme hoeveelheid gegevens die door het HETDEX-team wordt verwerkt. Met behulp van de Hobby-Eberly-telescoop van het McDonald Observatorium hebben onderzoekers een enorme strook van de hemel geanalyseerd – een gebied dat overeenkomt met meer dan 2.000 Volle Manen.
Hoe de ontdekking werd gedaan:
- Enorme gegevensverzameling: Het team heeft bijna een halve petabyte aan gegevens verzameld en meer dan 1,6 miljoen vroege sterrenstelsels geïdentificeerd.
- Statistische selectie: Uit deze verzameling concentreerden onderzoekers zich op de 70.000 helderste sterrenstelsels.
- Supercomputeranalyse: Met behulp van supercomputers in het Texas Advanced Computing Center zocht het team naar tekenen van omringende halo’s binnen deze populaties van sterrenstelsels.
De resulterende nevels variëren enorm in vorm en grootte, variërend van tienduizenden tot honderdduizenden lichtjaren in doorsnede. Sommige zien eruit als eenvoudige, symmetrische wolken die op voetballen lijken, terwijl andere onregelmatige, uitgestrekte ‘amoebe-achtige’ structuren zijn met lange ranken die zich uitstrekken tot diep in de ruimte.
Waarom dit belangrijk is
Deze ontdekking verandert fundamenteel ons begrip van de “brandstof” voor de evolutie van sterrenstelsels**. Als waterstof 10 miljard jaar geleden zo wijdverspreid en overvloedig aanwezig was, betekent dit dat sterrenstelsels een veel grotere voorraad gas hadden waaruit ze nieuwe sterren konden maken, wat mogelijk de snelle groei en complexiteit zou kunnen verklaren die in het vroege heelal werd waargenomen.
De detectie van deze enorme reservoirs suggereert dat het vroege heelal veel ‘rijker aan hulpbronnen’ was dan onze eerdere modellen aangaven, en daarmee de noodzakelijke basis vormde voor de massieve sterrenstelsels die we vandaag de dag zien.
Conclusie: Door de kloof tussen kleine gaswolken en massieve nevels te overbruggen heeft HETDEX een veel overvloediger aanbod van waterstof in het vroege heelal onthuld, wat nieuwe inzichten biedt in hoe sterrenstelsels in de kosmische tijd groeiden en evolueerden.
