MIT-astronomen hebben nieuwe en ongewone galactische buurten ontdekt die eerdere studies over het hoofd hadden gezien. hun resultaten, vandaag gepubliceerd, suggereren dat ongeveer 1 procent van de clusters van sterrenstelsels er atypisch uitziet en gemakkelijk ten onrechte kan worden geïdentificeerd als een enkel helder sterrenstelsel. Terwijl onderzoekers nieuwe telescopen voor clusterjacht lanceren, ze moeten acht slaan op deze bevindingen of het risico lopen een onvolledig beeld van het universum te krijgen.

Clusters van sterrenstelsels bevatten honderden tot duizenden sterrenstelsels die door de zwaartekracht aan elkaar zijn gebonden. Ze bewegen door een hete gassoep genaamd het intraclustermedium, die meer massa bevat dan alle sterren in alle sterrenstelsels erin. Dit hete gas voedt stervorming terwijl het afkoelt en zendt röntgenstraling uit die we kunnen waarnemen met ruimtetelescopen.

Deze heldere gaswolk creëert een wazige halo van röntgenstralen rond clusters van sterrenstelsels, waardoor ze zich onderscheiden van meer discrete puntbronnen van röntgenstralen geproduceerd door, bijvoorbeeld, een ster of quasar. Echter, sommige galactische buurten doorbreken deze vorm, zoals MIT Associate Professor Michael McDonald negen jaar geleden leerde.

In 2012, McDonald ontdekte een cluster als geen ander, die helder scheen als een puntbron in de röntgenfoto. Het centrale sterrenstelsel herbergt een vraatzuchtig zwart gat dat materie consumeert en röntgenstralen uitspuwt die zo helder zijn dat de diffuse straling van het intracluster-medium wordt overstemd. In de kern, de cluster vormt sterren met een snelheid die ongeveer 500 keer hoger is dan de meeste andere clusters, waardoor het de blauwe gloed van een jonge sterrenpopulatie krijgt in plaats van de typische rode tint van ouder wordende sterren.

"We waren al tientallen jaren op zoek naar een systeem als dit, "McDonald zegt over het Phoenix-cluster. En toch, het was al jaren eerder waargenomen en doorgegeven, aangenomen dat het een enkel sterrenstelsel is in plaats van een cluster. "Het zat al tientallen jaren in het archief en niemand heeft het gezien. Ze keken er langs omdat het er niet goed uitzag."

En dus, McDonald vroeg zich af, welke andere ongebruikelijke clusters er in het archief op de loer liggen, wachten om gevonden te worden? Dus, de Clusters Hiding in Plain Sight (CHiPS)-enquête was geboren.

Taweewat Somboonpanyakul, een afgestudeerde student in het laboratorium van McDonald's, wijdde zijn hele Ph.D. naar de CHiPS-enquête. Hij begon met het selecteren van potentiële clusterkandidaten uit tientallen jaren van röntgenwaarnemingen. Hij gebruikte bestaande gegevens van telescopen op de grond in Hawaï en New Mexico, en de Magellan-telescopen in Chili bezocht om nieuwe foto's te maken van de resterende bronnen, op jacht naar naburige sterrenstelsels die een cluster zouden onthullen. In de meest veelbelovende gevallen hij zoomde in met telescopen met een hogere resolutie, zoals de in de ruimte gebaseerde Chandra X-Ray Observatory en Hubble Space Telescope.

Na zes jaar, het CHiPS-onderzoek is nu ten einde. Vandaag in Het astrofysische tijdschrift , Somboonpanyakul publiceerde de cumulatieve resultaten van het onderzoek, waaronder de ontdekking van drie nieuwe clusters van sterrenstelsels. Een van deze clusters, CHIPS1911+4455, is vergelijkbaar met de snel stervormende Phoenix-cluster en werd in januari in een artikel beschreven De astrofysische journaalbrieven . Het is een opwindende bevinding, aangezien astronomen slechts een paar andere Phoenix-achtige clusters kennen. Deze cluster nodigt uit tot verder onderzoek, echter, omdat het een gedraaide vorm heeft met twee uitgestrekte armen, terwijl alle andere snel afkoelende clusters cirkelvormig zijn. De onderzoekers denken dat het mogelijk in botsing is gekomen met een kleinere cluster van sterrenstelsels. "Het is super uniek vergeleken met alle melkwegclusters die we nu kennen, ' zegt Somboonpanyakul.

In alles, de CHiPS-enquête onthulde dat oudere röntgenonderzoeken ongeveer 1 procent van de galactische buurten misten omdat ze er anders uitzien dan de typische cluster. Dit kan grote gevolgen hebben, aangezien astronomen clusters van sterrenstelsels bestuderen om te leren hoe het universum uitdijt en evolueert. "We moeten alle clusters vinden om die dingen goed te krijgen, McDonald legt uit. "Negenennegentig procent voltooiing is niet genoeg als je de grens wilt verleggen."

Naarmate wetenschappers meer van deze ongewone melkwegclusters ontdekken en bestuderen, ze begrijpen misschien beter hoe ze in het bredere kosmische plaatje passen. Op dit punt, ze weten niet of een klein aantal clusters altijd in deze vreemde, Phoenix-achtige staat, of als dit misschien een typische fase is die alle clusters gedurende een korte periode doorlopen - ongeveer 20 miljoen jaar, een vluchtig moment voor ruimtetijdnormen. Het is moeilijk voor astronomen om het verschil te zien, omdat ze slechts één momentopname krijgen van elk cluster dat bijna bevroren is in de tijd. Maar met meer gegevens ze kunnen betere modellen maken van de fysica die deze galactische buurten bestuurt.

De conclusie van het CHiPS-onderzoek valt samen met de lancering van een nieuwe röntgentelescoop, eROSITA, die tot doel heeft onze catalogus van clusters te laten groeien van een paar honderd tot tienduizenden. Maar tenzij ze de manier waarop ze naar die clusters zoeken veranderen, ze zullen er honderden missen die afwijken van de norm. "De mensen die de clusterzoekopdrachten voor deze nieuwe röntgentelescoop bouwen, moeten op de hoogte zijn van dit werk, ", zegt McDonald. "Als je 1 procent van de clusters mist, er is een fundamentele grens aan hoe goed je het universum kunt begrijpen."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.