Utrecht (NL) – Het hete gas in buitengebieden van clusters van sterrenstelsels bevat een bijzondere vorm van zuurstof die alleen voorkomt in gassen met extreem hoge temperaturen. Met de ontdekking van het zuurstof is het bestaan en de hoge temperatuur van het gas in de clusters bewezen.


De grootste en zwaarste objecten in het heelal zijn clusters van sterrenstelsels. Naast sterrenstelsels bevatten deze clusters ook een inter-galactisch gas met een extreem hoge temperatuur. De metingen van de succesvolle röntgensatelliet XMM-Newton aan het gas in deze clusters leveren nieuwe informatie over de samenstelling van de enorme objecten. In het spectrum van de straling uit de buitengebieden van clusters vonden onderzoekers Jelle Kaastra van het Nationaal Instituut voor Ruimteonderzoek (SRON) en Jukka Nevalainen van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics emissielijnen van zesvoudig geïoniseerd zuurstofgas. Deze bijzondere vorm van zuurstof komt slechts voor in gassen met hoge temperaturen. Hiermee bevestigen zij dat de temperatuur van het gas rond de één miljoen graden ligt. Bij lagere temperaturen kan dit zesvoudig geïoniseerde zuurstof niet ontstaan, in hetere gassen wordt het zuurstofgas direct volledig geïoniseerd.

Röntgenopname van cluster Sersic 159-03, waar in de buitengebieden heet gas is aangetoond. Hoe roder de kleur, hoe meer gas.

Clusters ontstaan in delen van het heelal waar de massadichtheid groot is. In het jonge heelal trokken delen met een iets hogere dichtheid materie naar zich toe en zogen de overige stukken langzaam leeg. Tussen de leeggezogen delen ontstonden dikke lijnen van materie, die de lege delen als muren omringden. Op de plaatsen waar de lijnen elkaar sneden, was de dichtheid nog hoger en hier ontstonden langgerekte structuren, de filamenten. Op de knooppunten van de filamenten ontstonden clusters van sterrenstelsels die door hun enorme massa de materie uit de filamenten wegtrokken.
De massa van de sterrenstelsels in de clusters bedraagt slechts een paar procent van de totale massa van het cluster. Lang was dan ook onduidelijk waar de rest van de 'donkere materie', de overige massa van het cluster, zich bevond. In 1995 ontdekten Richard Lieu en zijn collega's een zwakke röntgenstraling vanuit verschillende clusters. Zij veronderstelden dat de donkere materie in het cluster een heet gas is met een temperatuur van circa een miljoen graden. “Deze ontdekking was cruciaal, omdat het liet zien dat het beeld dat we hebben van de vorming van clusters vrij goed is”, vertelt Kaastra. “Maar ten tijde van deze ontdekking was er geen gedetailleerd spectrum van de straling beschikbaar om de relevantie van de straling voor clustervorming waterdicht te kunnen bewijzen”. Dankzij de XMM-Newton-röntgensatelliet zijn deze meetgegevens tegenwoordig wel beschikbaar, waarmee het bestaan en de temperatuur van het hete gas in de buitengebieden van clusters is bevestigd.
















De Comacluster bestaat uit ruim drieduizend sterrenstelsels, is twintig miljoen lichtjaren lang en staat ongeveer 280 miljoen lichtjaren bij de Aarde vandaan. De foto links toont de röntgenafbeelding van de Comacluster, geregistreerd door de EPIC p-n-röntgencamera aan boord van de XMM-Newton. Rechts een kijkje in het cluster met zichtbaar licht.

Sabrine Caspers