Een nieuwe kaart van de hele lucht, zoals te zien in röntgenstralen, kijkt dieper de ruimte in dan enige andere in zijn soort.
De kaart, uitgebracht op 19 juni, is gebaseerd op gegevens van de eerste volledige scan van de lucht die is gemaakt door de eROSITA-röntgentelescoop aan boord van het Russisch-Duitse SRG-ruimtevaartuig, dat in juli 2019 werd gelanceerd. Het zes maanden durende, volledige onderzoek , die in december begon en in juni werd afgerond, is slechts de eerste van acht totale hemelonderzoeken die eROSITA de komende jaren zal uitvoeren. Maar alleen al deze opsomming heeft ongeveer 1,1 miljoen röntgenbronnen in de hele kosmos gecatalogiseerd – ongeveer een verdubbeling van het aantal bekende röntgenstralers in het universum.
Deze hete en energetische objecten omvatten Melkwegsterren en superzware zwarte gaten in de centra van andere sterrenstelsels, waarvan sommige miljarden lichtjaren verwijderd zijn en dateren uit de tijd dat het heelal nog maar een tiende van zijn huidige leeftijd was.
eROSITA’s nieuwe kaart onthult objecten die ongeveer vier keer zo zwak zijn als te zien was bij het laatste onderzoek van de hele röntgenhemel, uitgevoerd door de ROSAT-ruimtetelescoop in de jaren negentig (SN: 29-06-1991). De nieuwe beelden ‘zijn gewoonweg spectaculair om naar te kijken’, zegt Harvey Tananbaum, astrofysicus bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, niet betrokken bij de missie. “Je hebt het geweldige vermogen om naar het nabije en het verre te kijken … en dan natuurlijk in detail te graven in de delen van de afbeeldingen waarin je het meest geïnteresseerd bent.”
De lucht in kaart brengen in röntgenstralen
Op deze kaart van röntgenstralen die door hemelse objecten aan de hemel worden uitgezonden, zijn röntgenstralen kleurgecodeerd door energie: blauw betekent de hoogste energieën, gevolgd door groen, geel en rood. De rode voorgrondgloed komt van heet gas nabij het zonnestelsel, terwijl het Melkwegvlak blauw lijkt, omdat gas en stof in de schijf alle behalve de meest energetische röntgenstralen absorberen. De kaart bevat veel van de supernovaresten van de Melkweg, waaronder Cassiopeia A en Vela, en een sterrenstelsel genaamd Scorpius X-1, de eerste röntgenbron die buiten de zon werd ontdekt. Het toont ook de stervormingsgebieden van de Melkweg, zoals de Orionnevel en de Cygnus Superbubble (SN: 29-6-12), en een mysterieuze boog van röntgenstralen genaamd de North Polar Spur. Voorbij de Melkweg bevinden zich nabije sterrenstelsels, zoals de Grote Magelhaense Wolk, en verre melkwegclusters, zoals die in de Shapley Supercluster.
eROSITA kan potentieel interessante röntgenverschijnselen signaleren, zoals uitbarstingen van sterren die door zwarte gaten worden versnipperd, die andere telescopen met smallere gezichtsvelden maar beter zicht dan in detail kunnen onderzoeken, zegt Tananbaum. De nieuwe kaart stelt astronomen ook in staat raadselachtige röntgenkenmerken te onderzoeken, zoals een gigantische stralingsboog boven het vlak van de Melkweg, de North Polar Spur.
Deze röntgenfunctie kan zijn overgebleven van een nabijgelegen supernova-explosie, of het kan te maken hebben met de enorme gasblokken aan weerszijden van de Melkwegschijf, bekend als Fermi Bubbles, zegt eROSITA-teamlid Peter Predehl, een X- straalastronoom aan het Max Planck Instituut voor Buitenaardse Fysica in Garching, Duitsland (SN: 8-6-20). eROSITA-waarnemingen kunnen de Russische en Duitse teams die bij de missie betrokken zijn, helpen erachter te komen wat de aansporing is.
Ongeveer 20 procent van de markeringen op de kaart van eROSITA zijn sterren in de Melkweg met intense magnetische velden en hete coronae. Verspreid tussen deze zijn sterrensystemen met neutronensterren, zwarte gaten en witte dwergen en restanten van supernova-explosies. eROSITA ving ook verschillende vluchtige uitbarstingen op van gebeurtenissen zoals stellaire botsingen.
Buiten de Melkweg zijn de meeste röntgenstralers die eROSITA heeft gevonden, superzware zwarte gaten die materie opslokken in de centra van andere sterrenstelsels (SN: 18-6-20). Dergelijke actieve galactische kernen vormen 77 procent van de catalogus.
Verre clusters van sterrenstelsels maakten nog eens 2 procent uit van de eROSITA-transport. Deze clusters waren zichtbaar voor de telescoop dankzij het gloeiend hete gas dat de ruimte tussen sterrenstelsels in elke cluster vult, wat een röntgengloed uitzendt.
‘Momenteel kennen we waarschijnlijk iets minder dan 8000 clusters van sterrenstelsels’, zegt Craig Sarazin, een astronoom aan de Universiteit van Virginia in Charlottesville die niet bij het werk betrokken is. Maar tijdens zijn vierjarige missie zal eROSITA naar verwachting in totaal 50.000 tot 100.000 clusters vinden. Alleen al in de eerste sweep pakte het ongeveer 20.000 op.
Die telling zou astronomen een veel beter beeld kunnen geven van de afmetingen en verdelingen van clusters van sterrenstelsels over de kosmische geschiedenis, zegt Sarazin. En dit kan op zijn beurt nieuw inzicht geven in kenmerken van het universum die clustervorming en evolutie bepalen. Dat omvat de precieze hoeveelheid onzichtbare, zwaartekrachtbindende donkere materie die er is, en hoe snel het universum uitdijt.
-
De Grote Magelhaense Wolk is een klein sterrenstelsel dat in een baan om de Melkweg draait. Deze kleine galactische buurman zendt een diffuse röntgengloed uit door zijn interstellaire materiaal (rood) en helderdere röntgenpunten van supernovaresten (cirkels) en dubbelstersystemen.Frank Haberl en Chandreyee Maitra / MPE -
Deze gloeiende ring zou zijn ontstaan door een uitbarsting van röntgenstralen die zijn uitgezonden door het zwarte gat en de bijbehorende ster in het midden, die begin 2019 door andere telescopen werd gedetecteerd. Sommige röntgenstralen in de uitbarsting waren verstrooid in een ring door een stofwolk die de straling tegenkwam. Die verstrooiing vertraagde de röntgenstralen in de ring op weg naar de aarde, waardoor de eROSITA-telescoop ze kon detecteren tijdens zijn hemelonderzoek in februari 2020, een jaar nadat de uitbarsting oorspronkelijk was gedetecteerd.Georg Lamer / Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Davide Mella -
De Carinanevel, op ongeveer 7.500 lichtjaar afstand, is een van de grootste diffuse nevels van ons sterrenstelsel. Het is de thuisbasis van vele massieve, jonge sterren, evenals een kleinere nevel genaamd Homunculus. Die pluim vormde zich toen een van de sterren in het Eta Carinae-systeem ontplofte – een hemelse explosie die beroemd werd waargenomen in 1843 (SN: 1/4/10).Manami Sasaki / Dr. Karl Remeis Observatory / FAU, Davide Mella
Dichter bij huis kunnen waarnemingen van supernovaresten enige verwarring over de levenscycli van grote sterren wegnemen, zegt eROSITA-teamlid Andrea Merloni, een astronoom bij het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Uit eerdere röntgenonderzoeken zijn minder supernovaresten gevonden dan theoretici verwachten te zien, gebaseerd op het aantal enorme sterren waarvan zij denken dat ze in de loop van de geschiedenis van het sterrenstelsel zijn opgeblazen. Maar eROSITA-waarnemingen onthullen nu pluimen van puin die voorheen over het hoofd konden worden gezien stellaire graven. ‘Misschien gaan we dit budget in evenwicht brengen tussen het verwachte aantal supernova’s en degene die we detecteren’, zegt Merloni.
eROSITA start nu met zijn tweede zes maanden durende, all-sky onderzoek. In combinatie kunnen de acht kaarten van de telescoop in totaal objecten weergeven die een vijfde zo helder zijn als die op een enkele kaart. Dat stelt astronomen niet alleen in staat om meer röntgenbronnen in meer detail te zien, maar ook om te volgen hoe objecten in de röntgenhemel in de loop van de tijd veranderen.
