Als het gaat om het bestuderen van enkele van de verste en oudste sterrenstelsels in het heelal, doen zich een aantal uitdagingen voor. Behalve dat ze miljarden lichtjaren verwijderd zijn, zijn deze sterrenstelsels vaak te zwak om duidelijk te zien. Gelukkig zijn astronomen gaan vertrouwen op een techniek die bekend staat als Gravitational Lensing, waarbij de zwaartekracht van een groot object (zoals een galactische cluster) wordt gebruikt om het licht van deze zwakkere sterrenstelsels te versterken.
Met behulp van deze techniek ontdekte een internationaal team van astronomen onlangs een ver en stil sterrenstelsel dat anders onopgemerkt zou blijven. Onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Hawaï in Manoa, gebruikte het team de Hubble-ruimtetelescoop om tot nu toe het meest extreme geval van zwaartekrachtlens uit te voeren, waardoor ze het zwakke sterrenstelsel dat bekend staat als eMACSJ1341-QG-1.
De studie die hun bevindingen beschrijft, verscheen onlangs in The Astrophysical Journal Lettersonder de titel "Thirty-fold: Extreme Gravitational Lensing of a Quiescent Galaxy at z = 1,6 ″. Onder leiding van Harald Ebeling, een astronoom van de Universiteit van Hawaï in Manoa, bestond het team uit leden van het Niels Bohr Institute, het Centre Nationale de Recherche Scientifique (CNRS), het Space Telescope Science Institute en de European Southern Observatory (ESO).
Voor hun onderzoek vertrouwde het team op de enorme melkwegcluster die bekend staat als eMACSJ1341.9-2441 om het licht te vergroten dat afkomstig is van eMACSJ1341-QG-1, een ver en zwakker sterrenstelsel. In astronomische termen is dit sterrenstelsel een voorbeeld van een 'rustig sterrenstelsel', dat zijn in feite oudere sterrenstelsels die hun voorraad stof en gas grotendeels hebben uitgeput en daarom geen nieuwe sterren vormen.
Het team begon met het maken van foto's van het zwakke sterrenstelsel met de Hubble en vervolgens follow-up uitvoeren spectroscopische waarnemingen met behulp van de ESO / X-Shooter-spectrograaf - die deel uitmaakt van de Very Large Telescope (VLT) van de Paranal-sterrenwacht in Chili. Op basis van hun schattingen stelde het team vast dat ze het achtergrondstelsel konden versterken met een factor 30 voor het primaire beeld en een factor zes voor de twee resterende beelden.
Dit maakt eMACSJ1341-QG-1 het tot nu toe sterkst versterkte stille sterrenstelsel, en met een vrij grote marge! Zoals Johan Richard - een assistent-astronoom aan de Universiteit van Lyon die de lensberekeningen uitvoerde, en een co-auteur van de studie - aangaf in een persbericht van de University of Hawaii:
"De zeer sterke vergroting van dit beeld biedt ons een zeldzame kans om de stellaire populaties van dit verre object te onderzoeken en uiteindelijk de onvervormde vorm en eigenschappen ervan te reconstrueren."
Hoewel er eerder al andere extreme vergrotingen zijn uitgevoerd, heeft deze ontdekking een nieuw record gevestigd voor de vergroting van een zeldzaam rustig achtergrondstelsel. Deze oudere sterrenstelsels zijn niet alleen erg moeilijk te detecteren vanwege hun lagere helderheid; de studie ervan kan enkele zeer interessante dingen onthullen over de vorming en evolutie van sterrenstelsels in ons heelal.
Net zo Ebeling, een astronoom bij het UH's Institute of Astronomy en de hoofdauteur van de studie, legde uit:
“We zijn gespecialiseerd in het vinden van extreem grote clusters die werken als natuurlijke telescopen en we hebben al veel spannende gevallen van zwaartekrachtlens ontdekt. Deze ontdekking valt echter op door de enorme vergroting die wordt geboden door eMACSJ1341 kunnen we een zeer zeldzaam type sterrenstelsel in detail bestuderen. ”
Rustige sterrenstelsels komen veel voor in het lokale universum en vertegenwoordigen het eindpunt van de galactische evolutie. Als zodanig zou deze recordbrekende vondst een aantal unieke kansen kunnen bieden om deze oudere sterrenstelsels te bestuderen en te bepalen waarom stervorming daarin eindigde. Net zo Mikkel Stockmann, een teamlid van de Universiteit van Kopenhagen en een expert in de evolutie van sterrenstelsels, legde uit:
“[A] s we kijken naar verder weg gelegen sterrenstelsels, we kijken ook terug in de tijd, dus we zien objecten die jonger zijn en hun gasvoorraad nog niet hadden moeten opgebruiken. Begrijpen waarom dit sterrenstelsel al geen sterren meer vormt, kan ons kritische aanwijzingen geven over de processen die bepalen hoe sterrenstelsels evolueren. ”
In een vergelijkbare ader, recent er zijn studies uitgevoerd die suggereren dat de aanwezigheid van een superzwaar zwart gat (SMBH) de oorzaak zou kunnen zijn van het stil worden van sterrenstelsels. Terwijl de krachtige stralen die deze zwarte gaten creëren de kern van sterrenstelsels van hun stof en gas beginnen af te voeren, merken potentiële sterren dat ze verhongerd zijn van het materiaal dat ze nodig zouden hebben om door zwaartekracht ineen te storten.
Ondertussen worden vervolgwaarnemingen van eMACSJ1341-QG1 uitgevoerd met telescopen op het Paranal-observatorium in Chili en de Maunakea-observatoria op Hawaï. Wat deze waarnemingen onthullen, zal ons zeker veel vertellen over wat er op een dag van ons eigen Melkwegstelsel zal worden, wanneer het laatste stof en gas op is en al zijn sterren rode reuzen en langlevende rode dwergen worden.
