Het is een klassiek Halloween-verhaal. Een groep spokenjagers bezoekt een groots oud huis waar naar verluidt het spookt. Maar na grondig onderzoek, ze vertrekken teleurgesteld:er zijn geen geesten te zien. Alleen later, als ze door hun foto's van de plek kijken, zien ze de mysterieuze verschijning op de trap. Het was er de hele tijd.

In ons nieuwe werk gepubliceerd in Natuur , we waren geschokt toen we een verschijning van galactische proporties ontdekten toen we naar een bekend sterrenstelsel keken. De vondst is van enorm belang omdat het laat zien hoe chemische elementen zich op zeer grote schaal rond sterrenstelsels vermengen.

Jouw lichaam, de aarde, en de hele materiële wereld om je heen is gemaakt van een klasse deeltjes genaamd "baryonen". Baryonische materie is "normale" alledaagse materie, zoals koolstof. Dus we zijn nauw verbonden met het spul.

Stel je voor dat je alle baryonen in het universum in een pot zou kunnen doen. Kies nu willekeurig een van die deeltjes. Waar denk je dat het vandaan zou komen? Nog een mens? Een planeet? Nog een heel sterrenstelsel? Het antwoord is voor de meesten verrassend:het is waarschijnlijk dat baryon uit de ruimte zou zijn gekomen tussen sterrenstelsels. De meeste normale materie in het universum bevindt zich helemaal niet in sterrenstelsels.

Toen het heelal nog maar een paar honderdduizend jaar oud was, baryonische materie en donkere materie, een onzichtbare en onbekende substantie die de meerderheid van de materie in het universum vormt, waren vermengd in een bijna uniforme mist. Dit ging gepaard met kleine dichtheidsfluctuaties, en na verloop van tijd werden deze versterkt door de zwaartekracht, die ze plaagde in een netwerk van filamenten die door het heelal liepen.

We noemen het het kosmische web. Op de dichtste punten van het web, sterrenstelsels gevormd. In die sterrenstelsels, ongeveer een paar honderd miljoen jaar na de oerknal, waterstof begon te branden in sterren en kernfusie smeedde zware elementen, waaronder koolstof en zuurstof. Andere elementen werden gevormd in catastrofale stellaire explosies. En in de centra van de sterrenstelsels, superzware zwarte gaten groeiden door baryonen te verzamelen, daarbij energie vrijmaken.

De gloed van jonge sterren, de explosies van supernova's en de intensiteit van zwarte gaten hebben een belangrijk effect:ze drijven gasstromen door en uit sterrenstelsels. We weten al lang dat deze "feedback" essentieel is voor het reguleren van de groei van sterrenstelsels en voor het mengen van de verschillende chemische elementen in gebieden tussen sterren. Zonder een dergelijke vermenging, je zou niet bestaan. Een deel van het ijzer in je bloed komt van supernova's en de koolstof komt van de as van lang geleden overleden sterren. We zijn allemaal wat de slechteriken in Harry Potter kosmische 'modderbloeden' noemen.

Sommige van de gasstromen die worden aangedreven door stervorming en de groei van zwarte gaten kunnen aan sterrenstelsels ontsnappen, opkomend in het 'circumgalactische medium' - of CGM. Dit is de interface tussen het interstellaire medium (het spul tussen sterren) en het bredere intergalactische medium (het spul tussen sterrenstelsels).

Deze winden transporteren zware elementen gevormd in sterrenstelsels naar de CGM. Sommige van deze elementen zullen later weer "regenen", misschien om te worden opgenomen in nieuwe zonnestelsels. Anderen zullen de rest van de eeuwigheid in ballingschap in de intergalactische ruimte doorbrengen.

Computersimulaties laten dit proces tot in detail zien. Maar hoewel we uitstromen rond sterrenstelsels in het echte heelal kunnen meten, we hebben ze niet direct op zeer grote schaal waargenomen, die zich over honderdduizenden lichtjaren rond sterrenstelsels uitstrekken. Tot nu.

Een galactische geest

We hebben een instrument genaamd de Keck Cosmic Web Imager gebruikt om een ​​sterrenstelsel te observeren dat deel uitmaakt van een steekproef van sterrenstelsels die we al een tijdje bestuderen. Het instrument, gevestigd in Hawaï, is geen gewone camera. Het meet de spectrum van licht opgevangen door de telescoop, het licht verspreiden in zijn verschillende frequenties, of kleuren. Hierdoor kunnen we veel meer zien dan anders mogelijk zou zijn met een traditionele beeldcamera.

De sterrenstelsels waren interessant voor ons omdat bekend is dat ze extreem snelle uitstroom van gas veroorzaken, reizen op 1, 000 kilometer per seconde of meer. Ze zijn ook extreem compact in vergelijking met de meeste sterrenstelsels. We denken dat de meeste van hen zijn ontstaan ​​door de botsing van twee sterrenstelsels die nu zijn samengesmolten tot één.

Toen we voor het eerst naar de KCWI-gegevens keken, het deed de haren in onze nek overeind komen. We verwachtten iets te ontdekken, maar wat we zagen heeft ons echt verrast. Rondom de melkweg was een enorme wolk van gloeiend gas, lijkt op de vorm van een zandloper met een diameter van bijna een derde van een miljoen lichtjaar. Deze gloeiende nevel verkleint het centrale sterrenstelsel, maar zonder KCWI zou je niet weten dat het er was.

Er is hier echter niets paranormaals aan de hand. Van de kleur, of frequentie, van het licht, we weten dat het wordt uitgestoten door zuurstofionen. Onze analyse laat zien dat de nevel is ontstaan ​​als resultaat van twee verschillende gasuitstromen - winden - die zich vanuit het centrale sterrenstelsel naar de CGM hebben voortgeplant. We noemen de nevel Makani – een Hawaiiaans woord voor wind – uit respect voor de culturele betekenis van de berg van waaruit de waarnemingen zijn gedaan.

In Makani zien we voor het eerst direct het mechanisme waarmee de CGM wordt verwarmd en verrijkt. Uit onze eerste analyse blijkt dat de eigenschappen van de uitstroom in grote lijnen overeenkomen met de voorspellingen uit de theorie. We hebben nu de ideaal systeem om het proces te bestuderen, en kan deze gegevens gebruiken om de modellen te verfijnen.

Wat nu nodig is, zijn meer voorbeelden van objecten zoals Makani. En net als de onderzoekers die we zijn, ons team is nu op jacht naar andere spoken die daar op de loer liggen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.