Astronomen pikken radiosignalen op van een ver sterrenstelsel

Een schotel van de Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) nabij Pune, Maharashtra, India. Krediet: Nationaal centrum voor radioastrofysica

Het verkennen van sterrenstelsels op veel grotere afstanden dan de aarde kan nu binnen handbereik zijn.

Hoe ontstaan ​​sterren in verre sterrenstelsels? Astronomen proberen deze vraag al lang te beantwoorden door radiosignalen te detecteren die worden uitgezonden door nabije sterrenstelsels. Deze signalen worden echter zwakker naarmate het sterrenstelsel verder van de aarde verwijderd is, waardoor het moeilijk wordt voor de huidige radiotelescopen om ze op te vangen.

Nu hebben onderzoekers uit Montreal en India een radiosignaal opgevangen van het verst verwijderde sterrenstelsel tot nu toe op een specifieke golflengte die bekend staat als de 21-cm-lijn, waardoor astronomen dieper kunnen graven in de mysteries van het vroege universum. Met behulp van de Giant Metrewave radiotelescoop in India is dit de eerste keer dat dit type radiosignaal op zo’n grote afstand is waargenomen.

Illustratie die de detectie van een signaal van een ver sterrenstelsel laat zien. Krediet: Sawada Pardesi

“Een sterrenstelsel zendt verschillende soorten radiosignalen uit. Tot nu toe was het alleen mogelijk om dit specifieke signaal op te vangen van een nabijgelegen sterrenstelsel, wat onze kennis van de sterrenstelsels die zich het dichtst bij de aarde bevinden, beperkt”, zegt Arnab Chakraborty, een postdoctoraal onderzoeker aan de McGill University. onder supervisie van professor Matt Dobbs.

Maar met behulp van een natuurlijk voorkomend fenomeen dat zwaartekrachtlensing wordt genoemd, kunnen we een zwak signaal oppikken vanaf een recordafstand. Dit zal ons helpen de vorming van sterrenstelsels op veel grotere afstanden van de aarde te begrijpen.”

Een terugblik in de tijd naar het vroege heelal

Voor het eerst hebben onderzoekers het signaal kunnen detecteren van een ver sterrenstelsel dat bekend staat als SDSSJ0826+5630 en de samenstelling van het gas kunnen meten. De onderzoekers merken op dat de atoommassa van de gasinhoud in dit specifieke sterrenstelsel bijna twee keer zo groot is als de massa van de sterren die voor ons zichtbaar zijn.

Afbeelding van een radiosignaal van de melkweg. Krediet: Chakraborty en Roy/NCRA-TIFR/GMRT

Het signaal dat het team detecteerde, werd uitgezonden door dit sterrenstelsel toen het universum nog maar 4,9 miljard jaar oud was, waardoor de onderzoekers een glimp konden opvangen van de mysteries van het vroege universum. “Het is het equivalent van 8,8 miljard jaar terugkijken in de tijd”, zegt Chakraborty, die kosmologie studeert aan de afdeling Natuurkunde aan de McGill University.

Leg het signaal vast van een ver sterrenstelsel

“Zwaartekrachtlensing versterkt het signaal dat afkomstig is van een ver object om ons te helpen naar het vroege universum te kijken. In dit specifieke geval wordt het signaal afgebogen door de aanwezigheid van een ander massief object, een ander sterrenstelsel, tussen het doelwit en de waarnemer. Dit effectief versterkt het signaal met een factor 30, waardoor de telescoop ze kan vastleggen”, zegt co-auteur Nirupam Roy, universitair hoofddocent bij de afdeling Natuurkunde van het Indian Institute of Science.

Volgens de onderzoekers tonen deze resultaten de haalbaarheid aan van het observeren van verre sterrenstelsels in vergelijkbare situaties met behulp van zwaartekrachtlenzen. Het opent ook opwindende nieuwe mogelijkheden voor het onderzoeken van de kosmische evolutie van sterren en sterrenstelsels met behulp van de huidige laagfrequente radiotelescopen.

Referentie: “21-cm HI-emissie gedetecteerd door een sterrenstelsel met intense lenzen op z ∼1.3” door Arnab Chakraborty en Nirupam Roy, 23 december 2022, hier beschikbaar. Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stac3696

De Giant Metrewave Radiotelescoop is gebouwd en wordt beheerd door NCRA-TIFR. Het onderzoek werd gefinancierd door McGill University en het Indian Institute of Science.