NASA’s XRISM-ruimtevaartuig heeft winden gemeten die uitbarsten in het sterrenstelsel Messier 82 (M82) met een verbazingwekkende snelheid van 2 miljoen mijl per uur (3,21 miljoen kilometer per uur). Deze ontdekking bevestigt lang gekoesterde theorieën over hoe stervorming krachtige galactische uitstroom veroorzaakt, maar benadrukt ook belangrijke discrepanties die astronomen nu proberen te verklaren.
Het ‘sigarenstelsel’ en zijn extreme uitstroom
M 82, gelegen op 12 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Grote Beer, is een ‘starburst-sterrenstelsel’, wat betekent dat het sterren produceert met een snelheid die tien maal zo hoog is als die van onze eigen Melkweg. Deze intense stervorming zorgt voor extreme activiteit in de kern van het sterrenstelsel, waarbij oververhit gas en stof wordt uitgestoten in kolossale winden die zich over 40.000 lichtjaar uitstrekken. Deze winden zijn waargenomen door meerdere telescopen, waaronder Hubble, James Webb, Chandra en Spitzer.
De belangrijkste vraag die aan dit laatste onderzoek ten grondslag lag, was of deze uitstroom rechtstreeks verband houdt met de snelle stervorming en supernova-activiteit in het centrum van de Melkweg. Het antwoord lijkt ja te zijn, maar met een verrassende complexiteit.
XRISM’s baanbrekende metingen
Met behulp van zijn Resolve-instrument detecteerde XRISM röntgenstraling uitgezonden door oververhit ijzer in de kern van M82. Hieruit kwamen temperaturen naar voren die 45 miljoen graden Fahrenheit (25 miljoen graden Celsius) bereikten – hitte die een enorme uitwaartse druk genereert. Deze metingen bevestigen dat schokgolven van stervorming en supernova’s inderdaad de wind aandrijven, maar de waargenomen snelheden overtreffen de voorspellingen van sommige bestaande modellen.
“We hadden niet de mogelijkheid om de snelheden te meten die nodig waren om de hypothese te testen… Nu zien we dat het gas zelfs sneller beweegt dan sommige modellen voorspellen.” – Erin Boettcher, Universiteit van Maryland en NASA Goddard Space Flight Center.
Een ontbrekende massapuzzel
Het team ontdekte dat M82 per jaar het equivalent van zeven zonnen aan materiaal uitstoot. De gegevens van XRISM suggereren echter dat slechts vier van deze zonsmassa’s in de waargenomen wind voorkomen. Waar gaan de resterende drie zonsmassa’s naartoe?
Onderzoekers theoretiseren dat deze via andere mechanismen als heet gas zouden kunnen ontsnappen, of dat de huidige modellen de totale uitstroomsnelheid onderschatten. De discrepantie is aanzienlijk, omdat het de volledigheid van ons begrip van starburst-stelsels in twijfel trekt.
Implicaties voor galactische evolutie
De bevindingen van XRISM dwingen wetenschappers om hun begrip van hoe starburst-stelsels functioneren te verfijnen. Sommige bestaande modellen dateren uit de jaren tachtig en deze nieuwe gegevens bieden een broodnodige mogelijkheid om ze te valideren of te herzien.
Het onderzoek werpt ook licht op het verband tussen galactische winden en kosmische straling. Dezelfde krachten die deze uitstroom aandrijven, versnellen waarschijnlijk ook hoogenergetische deeltjes, wat erop wijst dat starburststelsels belangrijke bronnen van kosmische straling kunnen zijn.
De voortdurende observaties van XRISM zullen van cruciaal belang zijn bij het oplossen van de ontbrekende massapuzzel en het bouwen van nauwkeurigere modellen van starburst-sterrenstelsels, waardoor mogelijk nieuwe inzichten in de galactische evolutie worden onthuld.
