Sterrenstelsels zijn mettertijd steeds heter geworden

Foto: D. Nelson/Illustris Collaboration

Astronomen van onder meer Johns Hopkins University (VS) hebben vastgesteld dat de temperatuur van het gas in clusters van sterrenstelsels gemiddeld 2 miljoen graden Celsius bedraagt. Dat is tien keer heter dan 10 miljard jaar geleden en vier keer zo heet als de corona (buitenste atmosfeer) van de zon. De opwarming wordt veroorzaakt doordat sterrenstelsels gas uit hun omgeving aantrekken.

Je kunt de ontelbare gasatomen die door sterrenstelsels worden aangetrokken vergelijken met meteoroïden die de aardatmosfeer binnendringen. Die gaan onder invloed van de zwaartekracht steeds sneller bewegen en ondervinden daarbij wrijving van het medium waar ze doorheen gaan. Dezelfde opwarming onder invloed van de zwaartekracht treedt op bij veel grotere objecten, zoals sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels – een theorie die wordt toegeschreven aan Nobelprijswinnaar James Peebles. De zwaartekracht brengt gas en andere vormen van materie bijeen in sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels, en daardoor warmt het gas op.

Kosmologische roodverschuiving

Bij hun temperatuuranalyse hebben de astronomen gebruik gemaakt van gegevens die de afgelopen decennia zijn verzameld met een telescoop op aarde (de Sloan Digital Sky Survey) en door de Europese satelliet Planck. Met behulp van een nieuwe techniek hebben ze schattingen gemaakt van de kosmologische roodverschuiving in het licht van concentraties van gas.

Kosmologische roodverschuiving is het verschijnsel dat de golflengte van het licht van verre sterrenstelsels toeneemt ten gevolge van de uitdijing van het heelal. Hoe verder een sterrenstelsel van ons verwijderd is, des te langer is de golflengte van zijn licht, en des te langer heeft het geduurd voordat dit licht ons bereikte. Daardoor kunnen astronomen als het ware ‘terugkijken’ in de tijd. Aan de hand van de kleur van het licht kan ook een schatting worden gemaakt van de temperatuur van het stelsel.

Op die manier hebben de astronomen kunnen meten dat de temperatuur van kosmisch gas in de loop van de miljarden jaren geleidelijk is toegenomen. Deze stijgende trend is overigens in overeenstemming met de resultaten van computersimulaties.