XMM-Newton bepaalt oorsprong elementen

Een internationaal team geleid door twee SRON-astronomen heeft nauwkeuriger dan ooit de chemische samenstelling van twee clusters van melkwegstelsels bepaald. Ze deden dat met de ESA-satelliet XMM-Newton. Door de metingen te vergelijken met modellen voor supernova-explosies krijgen ze een beter beeld van de oorsprong van de chemische elementen waar wij uit bestaan.

Clusters van melkwegstelsels zijn de grootste objecten in het heelal. Ze hebben een diameter van miljoenen lichtjaren en bestaan uit wel honderden tot duizenden melkwegstelsels. Die melkwegstelsels bevatten op hun beurt weer miljarden sterren zoals onze zon. De meeste elementen zitten echter niet in de sterren, maar in een hete ijle gaswolk. De wolk is vijf keer zwaarder dan alle sterren bij elkaar en is net zo groot als het cluster zelf. Door de hoge temperatuur van het gas – rond de 10 miljoen graden Celsius – zendt het röntgenstraling uit. Vanwege de enorme hoeveelheid materiaal worden clusters gezien als een goede maatstaf voor het hele heelal.

Met behulp van de röntgensatelliet XMM-Newton van ruimtevaartorganisatie ESA konden de sterrenkundigen van SRON zeer nauwkeurig de röntgenstraling van het hete gas analyseren. Ze gebruikten daarvoor twee lange waarnemingen van de clusters van melkwegstelsels 2A 0335+096 en Sérsic 159-03. Uit de gegevens konden ze afleiden hoeveel atomen van welk element het gas bevat. Negen bekende elementen waren goed te meten: zuurstof, neon, magnesium, silicium, zwavel, argon, calcium, ijzer en nikkel. Voor het eerst zagen ze ook sporen van chroom.

SRON-onderzoekers Jelle de Plaa en Norbert Werner vergeleken de gemeten hoeveelheden met modellen voor de elementen die supernovae maken. ‘De hoeveelheden die we in clusters vinden blijken goed overeen te komen met de modellen, op twee elementen na,’ zegt De Plaa. ‘We hopen in de nabije toekomst nog betere metingen te doen, zodat we de mensen die supernovamodellen maken, kunnen vertellen welke antwoorden ze uit hun berekeningen zouden moeten krijgen. Zo kunnen we helpen om die modellen nog beter te maken. Uiteindelijk hopen we beter te begrijpen waar die elementen, waar we uit bestaan, ooit vandaan zijn gekomen.’

Het onderzoek kwam tot stand door een samenwerking tussen SRON Netherlands Institute for Space Research en het Sterrekundig Instituut van de Universiteit Utrecht.