Stervorming wordt mogelijk tegengehouden door koud geïoniseerd waterstof

Voor het eerst is geïoniseerd waterstof gedetecteerd op de laagste frequentie ooit nabij het centrum van onze Melkweg. Deze ontdekking werd gedaan in een wolk die zowel erg koud is (ongeveer -230 graden Celsius) als ook geïoniseerd, iets wat nooit eerder is waargenomen. Deze ontdekking kan een verklaring zijn waarom sterren zich niet zo snel vormen als theoretisch mogelijk zou zijn.

Dr. Raymond Oonk (ASTRON/Sterrewacht Leiden/SURFsara) leidde deze studie die vandaag in MNRAS wordt gepubliceerd. Hij zei: “In eerder werk werd er gezinspeeld op het mogelijke bestaan van koud geïoniseerd gas, maar dit is de eerste keer dat we het ook duidelijk zien.”

Ionisatie is een energetisch proces waarbij atomen hun elektronen verliezen. Het atoom raakt hierdoor elektrisch geladen en kan dan een ion worden genoemd. Dit gebeurt normaal in erg heet gas (10.000 graden Celsius) waar de atomen hun elektronen gemakkelijk kunnen verliezen. Het was daarom raadselachtig om geïoniseerd waterstof van zeer koud gas te ontdekken in deze wolk. Normale energiebronnen, zoals fotonen van massieve sterren, zouden dit niet veroorzaken. Meer exotische energievormen, zoals hoogenergetische deeltjes die ontstaan in supernova schokgolven en nabij zwarte gaten, zijn waarschijnlijk verantwoordelijk.

Dr. Oonk vervolgt: “Deze ontdekking toont aan dat de energie die nodig is om waterstofatomen te ioniseren diep kan doordringen in koude wolken. Van zulke koude wolken wordt aangenomen dat ze de brandstof zijn waaruit nieuwe sterren worden geboren. We weten dat in onze Melkweg het geboortecijfer voor sterren zeer laag is, veel lager dan men in eerste instantie zou verwachten. Misschien fungeert de energie die hier waargenomen is als een stabilisator voor koude wolken, zodat de wolk niet ineen zal storten en nieuwe sterren kan vormen.”

De waarneming werd uitgevoerd met de Engineering Development Array (EDA), een prototype station van de Square Kilometre Array (SKA), ’s werelds grootste radiotelescoop. A/prof. Randall Wayth (Curtin University / ICRAR) zegt: “Deze detectie werd mogelijk gemaakt door de brede bandbreedte van de EDA en de extreem ruis vrije locatie van het Murchison Radio-astronomy Observatory. Het laagfrequente deel van de Square Kilometre Array zal worden gebouwd op deze locatie in de komende jaren, dus dit uitstekende resultaat geeft ons een glimp van waar de SKA toe in staat is als deze eenmaal gebouwd is.”

De datareductie werd geleid door Emma Alexander (University of Manchester) als onderdeel van haar zomerstudentenstage bij ASTRON: “Het is een zeer opwindende tijd om je te begeven in de wereld van de radioastronomie, en het was geweldig om aan de eerste hoge resolutie spectroscopische gegevens van dit SKA prototype station te werken. De technologieën die worden ontwikkeld voor de SKA, en de wetenschappelijke resultaten die daaruit voortkomen, zullen een drijvende kracht zijn voor mijn generatie radioastronomen. ”

Dit onderzoek werd uitgevoerd als een samenwerking tussen het Nederlands Instituut voor Radioastronomie (ASTRON), de Universiteit Leiden, the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), University of Manchester en de Square Kilometre Array.

Afbeelding: Een samengesteld beeld van onze Melkweg, boven de Engineering Development Array bij het Murchison Radio-astronomy Observatory in West-Australië. De locatie van het centrum van onze Melkweg wordt gemarkeerd naast het geïoniseerde waterstof (H+ ) signaal dat wordt gedetecteerd uit dit hemelgebied . Het wit-blauwe licht laat de sterren zien die deel uitmaken van de Melkweg en de donkere plekken die het licht verduisteren, tonen het koude gas dat zich ertussen bevindt. Credit: Engineering Development Array image met dank aan ICRAR. Afbeelding van de Melkweg met dank aan Sandino Pusta.