Uit een persbericht van de Royal Astronomical Society:
Astronomen hebben het eerste overtuigende bewijs gevonden voor een dramatische toename van de geboorte van sterren in een nieuw ontdekte populatie van massieve sterrenstelsels in het vroege heelal. Hun metingen bevestigen het idee dat sterren ongeveer 11 miljard jaar geleden, of ongeveer drie miljard jaar na de oerknal, het snelst zijn gevormd en dat de snelheid van stervorming veel sneller is dan werd aangenomen.
De wetenschappers gebruikten de Herschel Space Observatory van de European Space Agency, een infraroodtelescoop met een spiegel met een diameter van 3,5 m, gelanceerd in 2009. Ze bestudeerden de verre objecten in detail met de Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) -camera, waarbij ze solide bewijs kregen dat de sterrenstelsels vormen enorme sterren en hebben grote gasreservoirs die de stervorming honderden miljoenen jaren zullen aandrijven.
Dr. Scott Chapman, van het Institute of Astronomy in Cambridge, heeft de nieuwe resultaten gepresenteerd in een paper in een speciale editie van het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, waarin de resultaten van Herschel centraal staan.
Scott merkt op: "Deze metingen van Herschel-SPIRE hebben aangetoond dat de nieuwe populatie van sterrenstelsels heter is dan verwacht, omdat sterren veel veel sneller vormen dan we eerder dachten."
De sterrenstelsels zijn zo ver verwijderd dat het licht dat we van hen waarnemen al meer dan 11 miljard jaar reist. Dit betekent dat we ze zien zoals ze ongeveer drie miljard jaar na de oerknal waren. De sleutel tot de nieuwe resultaten is de recente ontdekking van een nieuw type extreem lichtgevend sterrenstelsel in het vroege heelal. Deze sterrenstelsels zijn erg zwak in zichtbaar licht, omdat de nieuw gevormde sterren nog steeds in een cocon zitten in de wolken van gas en stof waarin ze zijn geboren. Dit kosmische stof, dat een temperatuur heeft van ongeveer -240oC, is veel helderder bij de langere, ver-infrarode golflengten die door de Herschel-satelliet worden waargenomen.
Een verwant type melkwegstelsel werd voor het eerst gevonden in 1997 (maar werd pas in 2003 begrepen) met behulp van de "SCUBA" -camera die was bevestigd aan de James Clerk Maxwell-telescoop op Hawaï, die straling detecteert die wordt uitgezonden op nog langere golflengten van minder dan millimeters. Maar men dacht dat deze verre "sub-millimeter-sterrenstelsels" slechts de helft van het beeld van stervorming in het vroege heelal vertegenwoordigden. Aangezien SCUBA bij voorkeur koudere objecten detecteert, werd gesuggereerd dat vergelijkbare sterrenstelsels met iets hogere temperaturen zouden kunnen bestaan, maar grotendeels onopgemerkt zijn gebleven.
Dr. Chapman en anderen maten hun afstanden met behulp van de Keck optische telescoop op Hawaï en het Plateau de Bure sub-millimeter observatorium in Frankrijk, maar konden niet aantonen dat ze in de greep waren van snelle stervorming.
Herschel is de eerste telescoop die deze sterrenstelsels op het hoogtepunt van hun output kan detecteren, dus dr. Chapman bundelde de krachten met het "HerMES" -team, geleid door professor Seb Oliver van de Universiteit van Sussex en dr. Jamie Bock in Caltech, die met Herschel het grootste onderzoek naar sterrenstelsels uitvoeren.
Met de Herschel-waarnemingen, gericht op ongeveer 70 sterrenstelsels in het sterrenbeeld Grote Beer, hebben de wetenschappers het ontbrekende stukje bewijs verkregen om te bevestigen dat deze sterrenstelsels een cruciale episode vormen in de opbouw van grote sterrenstelsels om ons heen, zoals onze eigen Melkweg Manier.
Teamlid Professor Rob Ivison van de University of Edinburgh legt de betekenis van de nieuwe resultaten uit. "Met de gegevens die we eerder hadden, konden we niet precies zeggen waar het infraroodlicht van deze sterrenstelsels vandaan komt. Maar met SPIRE kunnen we zien dat dit de handtekening is van stervorming ”.
De nieuwe sterrenstelsels hebben een enorme snelheid van stervorming, veel hoger dan alles wat we in het huidige heelal zien. Ze zijn waarschijnlijk ontstaan door gewelddadige ontmoetingen tussen tot dan toe ongestoorde sterrenstelsels, nadat de eerste sterren en fragmenten van sterrenstelsels al waren gevormd. Niettemin geeft het bestuderen van deze nieuwe objecten astronomen inzicht in de vroegste tijdperken van stervorming na de oerknal.
Teamcollega dr. Isaac Roseboom van de University of Sussex vat het werk samen. "Het was verbazingwekkend en verrassend om te zien hoe de Herschel-SPIRE-waarnemingen zo'n dramatische populatie van voorheen onzichtbare sterrenstelsels aan het licht brachten". Professor Seb Oliver, ook uit Sussex, voegt eraan toe: “We zijn echt overweldigd door het enorme vermogen van Herschel om het verre universum te onderzoeken. Dit werk van Scott Chapman geeft ons een goed beeld van hoe de kosmos er vroeg in zijn leven uitzag. ”
Met de nieuwe ontdekking hebben de door het VK geleide astronomen op het hoogtepunt van hun activiteit een veel nauwkeurigere telling van enkele van de meest extreme sterrenstelsels in het heelal gegeven. Toekomstige waarnemingen zullen de details van de krachtbron van de sterrenstelsels onderzoeken en proberen vast te stellen hoe ze zich zullen ontwikkelen zodra hun intense uitbarstingen van activiteit eindigen.
