Webb-telescoop onthult mysterieuze geheimen over ‘stenen’

UF-astronoom Adam Ginsburg maakt een grapje James Webb-ruimtetelescoop Om het mysterie van de Melkweg te ontdekken.

Uit een recent onderzoek onder leiding van… Universiteit van Florida Astronoom Adam Ginsberg zei dat de baanbrekende bevindingen licht werpen op een mysterieus donker gebied in het centrum van de Melkweg Melkweg. De turbulente gaswolk, bijgenaamd de ‘steen’ vanwege zijn ondoorzichtigheid, heeft jarenlang geleid tot levendige discussies binnen de wetenschappelijke gemeenschap.

Om de geheimen ervan te ontrafelen, wendden Ginsburg en zijn onderzoeksteam, waaronder afgestudeerde studenten van de Universiteit van Florida, Desmond Jeff, Savannah Gramsey en Alyssa Polatek, zich tot de James Webb Space Telescope (JWST). Implicaties van hun observaties, gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift,enorm. De resultaten onthullen niet alleen een paradox in het centrum van onze Melkweg, maar wijzen ook op een dringende noodzaak om gevestigde theorieën over stervorming opnieuw te evalueren.

Bakstenen puzzel

De Brick Zone is een van de interessantste en meest bestudeerde gebieden in onze sterrenstelsels, dankzij de onverwacht lage stervormingssnelheid. Het trotseert al tientallen jaren de verwachtingen van wetenschappers: als wolk gevuld met dicht gas zou het klaar moeten zijn om nieuwe sterren te baren. Het vertoont echter een onverwacht lage stervormingssnelheid.

Met behulp van de geavanceerde infraroodmogelijkheden van de James Webb-ruimtetelescoop keek het team van onderzoekers naar de stenen en ontdekte daar een aanzienlijke aanwezigheid van bevroren koolmonoxide (CO). Het bevat veel meer koolstofdioxide-ijs dan eerder werd verwacht, wat diepgaande gevolgen heeft voor ons begrip van stervormingsprocessen.

Volgens Ginsburg wist niemand hoeveel ijs er in het centrum van de Melkweg was. “Onze waarnemingen laten overtuigend zien dat ijs daar zo wijdverspreid is dat elke toekomstige waarneming er rekening mee moet houden”, zei hij.

Sterren verschijnen doorgaans als de gassen koud zijn, en de grote aanwezigheid van koolstofdioxide-ijs zou erop moeten wijzen dat er in de stenen een bloeiend gebied voor stervorming bestaat. Ondanks deze rijkdom aan koolstofdioxide ontdekten Ginsburg en het onderzoeksteam echter dat de structuur de verwachtingen te boven gaat. Het gas in de steen is warmer dan vergelijkbare wolken.

Het centrum van het sterrenstelsel staat vol met sterren: er staan ​​er meer dan een half miljoen op deze afbeelding. Met behulp van gespecialiseerde James Webb Space Telescope-filters en een beetje Photoshop kon het team de sterren verwijderen en alleen de draadvormige nevel van heet gas onthullen die het binnenste sterrenstelsel doordringt. (Zie onderstaande afbeelding met verwijderde sterren.) Credit: Adam Ginsburg

Afbeelding van een draadvormige nevel van heet gas die het binnenste sterrenstelsel doordringt. In de heldere gebieden bevindt de waterstof zich in heet plasma, dat gloeit door de energie van massieve sterren. De steen is het donkere gebied waar dat gloeiende plasma wordt geblokkeerd. Langs de rand van de steen is de gloed blauwer: dit blauwe uiterlijk wordt veroorzaakt doordat koolstofdioxide-ijs rood licht blokkeert, waardoor alleen blauw doorlaat. Krediet: Adam Ginsburg

Het uitdagen van gevestigde theorieën

Deze waarnemingen vormen een uitdaging voor ons begrip van de overvloed aan koolstofdioxide in het centrum van onze Melkweg en de kritische gas-stofverhouding daar. Uit de resultaten blijkt dat beide maatregelen lager uitvallen dan eerder werd gedacht.

“Met de James Webb-ruimtetelescoop openen we nieuwe wegen voor het meten van moleculen in de vaste fase (ijs), terwijl we voorheen beperkt waren tot het kijken naar gas”, aldus Ginsberg. “Deze nieuwe look geeft ons een completer beeld van waar moleculen zich bevinden en hoe ze worden getransporteerd.”

Traditioneel is de CO2-monitoring beperkt tot de uitstoot van het gas. Om de verdeling van kooldioxide-ijs in deze enorme wolk te kunnen detecteren, hadden onderzoekers intens achtergrondlicht van sterren en heet gas nodig. Hun bevindingen gaan verder dan de grenzen van eerdere metingen, die beperkt waren tot ongeveer honderd sterren. De nieuwe resultaten omvatten meer dan tienduizend sterren, wat waardevolle inzichten oplevert in de aard van interstellair ijs.

Adam Ginsburg, Ph.D. Krediet: Adam Ginsburg

Omdat de moleculen in ons zonnestelsel ooit ijs op kleine stofkorrels waren die samen planeten en kometen vormden, vertegenwoordigt deze ontdekking ook een sprong voorwaarts in het begrijpen van de oorsprong van de moleculen waaruit onze kosmische oceaan bestaat.

Dit zijn slechts de voorlopige bevindingen van het team op basis van een klein deel van de waarnemingen van de steen door de James Webb Ruimtetelescoop. Kijkend naar de toekomst heeft Ginsberg zijn zinnen gezet op een uitgebreider onderzoek van hemels ijs.

“We weten bijvoorbeeld niet de relatieve hoeveelheden kooldioxide, water, kooldioxide en complexe moleculen,” zei Ginsberg. “Met spectroscopie kunnen we dat meten en een idee krijgen van hoe de chemie zich in deze wolken in de loop van de tijd ontwikkelt.”

Vooruitgang in kosmische verkenning

Met de komst van de James Webb Ruimtetelescoop en zijn geavanceerde filters hebben Ginsberg en zijn collega’s de meest veelbelovende kans tot nu toe om onze kosmische verkenning uit te breiden.

In een recent onderzoek uitgevoerd door astronoom Adam Ginsberg van de Universiteit van Florida werpen baanbrekende resultaten licht op een mysterieus donker gebied in het centrum van de Melkweg. De turbulente gaswolk, bijgenaamd de ‘steen’ vanwege zijn ondoorzichtigheid, heeft jarenlang geleid tot levendige discussies binnen de wetenschappelijke gemeenschap.

Om de geheimen ervan te ontrafelen, wendden Ginsburg en zijn onderzoeksteam, waaronder afgestudeerde studenten van de Universiteit van Florida, Desmond Jeff, Savannah Gramsey en Alyssa Polatek, zich tot de James Webb Space Telescope (JWST). Implicaties van hun observaties, gepubliceerd in Astrofysisch tijdschrift,enorm. De resultaten onthullen niet alleen een paradox in het centrum van onze Melkweg, maar wijzen ook op een dringende noodzaak om gevestigde theorieën over stervorming opnieuw te evalueren.

De Brick Zone is een van de interessantste en meest bestudeerde gebieden in onze sterrenstelsels, dankzij de onverwacht lage stervormingssnelheid. Het trotseert al tientallen jaren de verwachtingen van wetenschappers: als wolk gevuld met dicht gas zou het klaar moeten zijn om nieuwe sterren te baren. Het vertoont echter een onverwacht lage stervormingssnelheid.

Met behulp van de geavanceerde infraroodmogelijkheden van de James Webb-ruimtetelescoop keek het team van onderzoekers naar de stenen en ontdekte daar een aanzienlijke aanwezigheid van bevroren koolmonoxide (CO). Het bevat veel meer koolstofdioxide-ijs dan eerder werd verwacht, wat diepgaande gevolgen heeft voor ons begrip van stervormingsprocessen.

Volgens Ginsburg wist niemand hoeveel ijs er in het centrum van de Melkweg was. “Onze waarnemingen laten overtuigend zien dat ijs daar zo wijdverspreid is dat elke toekomstige waarneming er rekening mee moet houden”, zei hij.

Sterren verschijnen meestal als de gassen koud zijn, en de grote aanwezigheid van koolstofdioxide-ijs zou erop moeten wijzen dat er in de stenen een bloeiend gebied voor stervorming bestaat. Ondanks deze rijkdom aan koolstofdioxide ontdekten Ginsburg en het onderzoeksteam echter dat de structuur de verwachtingen te boven gaat. Het gas in de steen is warmer dan soortgelijke wolken.

Deze waarnemingen vormen een uitdaging voor ons begrip van de overvloed aan koolstofdioxide in het centrum van onze Melkweg en de kritische gas-stofverhouding daar. Uit de resultaten blijkt dat beide maatregelen lager uitvallen dan eerder werd gedacht.

“Met de James Webb-ruimtetelescoop openen we nieuwe wegen voor het meten van moleculen in de vaste fase (ijs), terwijl we voorheen beperkt waren tot het kijken naar gas”, aldus Ginsberg. “Deze nieuwe look geeft ons een completer beeld van waar moleculen zich bevinden en hoe ze worden getransporteerd.”

Traditioneel is de CO2-monitoring beperkt tot de uitstoot van het gas. Om de verdeling van kooldioxide-ijs in deze enorme wolk te kunnen detecteren, hadden onderzoekers intens achtergrondlicht van sterren en heet gas nodig. Hun bevindingen gaan verder dan de grenzen van eerdere metingen, die beperkt waren tot ongeveer honderd sterren. De nieuwe resultaten omvatten meer dan tienduizend sterren, wat waardevolle inzichten oplevert in de aard van interstellair ijs.

Omdat de moleculen in ons zonnestelsel ooit ijs op kleine stofkorrels waren die samen planeten en kometen vormden, vertegenwoordigt deze ontdekking ook een sprong voorwaarts in het begrijpen van de oorsprong van de moleculen waaruit onze kosmische oceaan bestaat.

Dit zijn slechts de voorlopige bevindingen van het team op basis van een klein deel van de waarnemingen van de steen door de James Webb Ruimtetelescoop. Kijkend naar de toekomst heeft Ginsberg zijn zinnen gezet op een uitgebreider onderzoek van hemels ijs.

“We weten bijvoorbeeld niet de relatieve hoeveelheden kooldioxide, water, kooldioxide en complexe moleculen,” zei Ginsberg. “Met spectroscopie kunnen we dat meten en een idee krijgen van hoe de chemie zich in deze wolken in de loop van de tijd ontwikkelt.”

Met de komst van de James Webb Ruimtetelescoop en zijn geavanceerde filters hebben Ginsberg en zijn collega’s de meest veelbelovende kans tot nu toe om onze kosmische verkenning uit te breiden.

Referentie: “JWST onthult wijdverbreid ijs- en koolstofdioxidegas in de galactische centrale wolk G0.253+0.016” door Adam Ginsberg en Ashley T. Barnes en Kara D. Sheng Lu, EAC Mills en Daniel L. Walker, 4 december 2023, Astrofysisch tijdschrift.
doi: 10.3847/1538-4357/acfc34