Wetenschapsbeelden: wat de James-Webb-telescoop ons vertelt over botsende sterrenstelsels
Hier is er een van eerste afbeeldingen van de James-Webb-telescoop, onthuld op 12 juli 2022. Het vertegenwoordigt vijf sterrenstelsels waarvan de groepering "Stephan's quintet" wordt genoemd.
De eerste beelden van de nieuwe telescopen moeten beantwoorden aan de legitieme nieuwsgierigheid van het publiek en de hunkering van onderzoekers die er al jaren op wachten... en dus zowel sensationeel als wetenschappelijk leerzaam zijn.
Onder de voorkeursdoelen zijn daarom galactische botsingen. Wanneer sterrenstelsels botsen, scheuren de getijdekrachten ze uit elkaar en vormen ze spectaculaire staarten. De geïnduceerde processen - schokken, vorming van sterren en clusters, accretie en uitstoot van gas rond actieve kernen - zijn van bijzonder belang voor astrofysici.
Nu de "Stephans kwintet" die op deze afbeelding te zien is, biedt niet één, maar vijf voorbeelden van botsende sterrenstelsels! Dit uitzonderlijke systeem had de bloemlezing van de Hubble-ruimtetelescoop en de kalender van de terrestrische telescoop al gevoed Canada-Frankrijk-Hawaï.
Stephans kwintet gefotografeerd door Hubble.
NASA, ESA en het Hubble SM4 ERO-team
Het beeld dat door de James-Webb is gemaakt, is het resultaat van een complexe combinatie van verschillende monochromatische beelden, verkregen met twee ruimtetelescoopinstrumenten, NIR-camera et MIRI. Individuele beelden onthullen verschillende facetten van sterrenstelsels: jonge of oude sterren, geïoniseerd of moleculair gas. De gecombineerde afbeelding illustreert met valse kleuren de ruimtelijke verdeling van elk onderdeel.
Hoe verschilt dit beeld dat met de James-Webb is gemaakt van het iconische beeld dat met Hubble is verkregen? Allereerst, waar Hubble in het ultraviolet en het zichtbare bereik heeft waargenomen, is deze in het infrarood, of liever "het" infrarood, genomen.
[Meer dan 80 lezers vertrouwen op de nieuwsbrief van The Conversation om de belangrijkste problemen van de wereld beter te begrijpen. Schrijf je vandaag nog in]
Specialiteit van James-Webb: observeren in het infrarood
Het zogenaamde "nabije" infrarood, tot een golflengte van enkele micrometers, opent een venster op sterren zo oud als onze zon, die het talrijkst zijn in sterrenstelsels, maar niet de meest lichtgevende, althans in het zichtbare waar ze zijn verblind door jongere sterren. In onze afbeelding onthult de lichtgele kleur de massakaart van stellaire populaties van galactische halo's en getijdenstaarten.
Bovendien is het nabij-infrarood relatief ongevoelig voor het uitsterven van licht door stofkorrels en maakt het daarom mogelijk om de aanwezigheid van sterren te onthullen waar ze geconcentreerd zijn, bijvoorbeeld in stellaire kraamkamers. Zo verdwijnen de donkere banden als gevolg van stof, zeer aanwezig op het Hubble-beeld, met de ogen van de James-Webb.
Voorbij 5 micrometer en het onderzoeksbereik van het NIRCam-instrument, betreden we de bloembedden van MIRI en het "medium" infrarooddomein, dat zich uitstrekt tot 30 micrometer. De emissiebronnen in het “medium” infrarood zijn talrijk en de interpretatie van dit lichtcomplex… evenals de fenomenen die aanwezig zijn in het kwintet van Stéphan.
In het kwintet werden de gaswolken bijvoorbeeld geramd door een van de sterrenstelsels van de groep die met hoge snelheid arriveerden. Dit stof is opgewarmd door de schokken en straling (het zou dit ook doen door bijvoorbeeld te verhitten tijdens uitbarstingen van stervorming), wat de zeer zichtbare rode strepen tussen de sterrenstelsels verklaart.
Andere filamenten lijken te ontsnappen uit de melkweg bovenaan de afbeelding. Ze getuigen van een aanzienlijke heropleving van de activiteit die wordt gegenereerd door de botsingen in het hart van de melkweg, waar een ultra-massief zwart gat op de loer ligt.
Betere resolutie
Maar als de James-Webb-telescoop Hubble overneemt, is dat vooral door de winst in resolutie.
Zoals elke ruimtetelescoop die atmosferische turbulentie overwint, schitterde Hubble al met de finesse van zijn beelden. De James Webb blinkt uit door het grote formaat van zijn spiegel. Hiermee splitsen diffuse emissiezones zich in meerdere stellaire clusters.
Daarom heeft het licht van een van de Quintet-sterrenstelsels, NGC 7320 (links in de afbeelding) een andere gestippelde textuur dan de andere: het wordt opgelost in afzonderlijke sterren. Maar zelfs waargenomen met de uitzonderlijke scherpte van de James-Webb-telescoop, op de afstand van het kwintet, zou het licht diffuus moeten zijn.
NGC 7320 staat namelijk op de voorgrond en hoort dus niet bij de groep… maar daar is het kwintet geen kwartet voor! inderdaad, debeeld verkregen met de telescoop Canada-Frankrijk-Hawaï had de aanwezigheid van een vijfde sterrenstelsel onthuld, gelegen buiten het gezichtsveld van de James-Webb.
Dit projectie-effect is al lang bekend, maar wordt in deze afbeelding op een opmerkelijke manier geïllustreerd. De James-Webb levert dus niet alleen spectaculaire beelden voor het publiek en waardevolle data voor wetenschappers: het heeft ook educatieve deugden.
Pierre-Alain Duke, Onderzoeksdirecteur bij het CNRS, directeur van het Strasbourg Astronomical Observatory, Université de Strasbourg
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.
