Bijschrift: De weergave van een kunstenaar van sterrenstelsel BX442 en het bijbehorende dwergstelsel (linksboven). Credit: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics / Joe Bergeron
Oud sterrenlicht dat 10,7 miljard jaar heeft gereisd, heeft een verrassing opgeleverd - bewijs van een spiraalstelsel lang voordat bekend is dat andere spiraalstelsels zich hebben gevormd.
"Als je teruggaat in de tijd naar het vroege universum, zien sterrenstelsels er heel vreemd, klonterig en onregelmatig uit, niet symmetrisch", zegt Alice Shapley, universitair hoofddocent natuurkunde en astronomie aan de UCLA, en co-auteur van een studie die wordt gerapporteerd in het huidige tijdschrift Nature . 'De meeste oude sterrenstelsels zien eruit als treinwrakken. Onze eerste gedachte was: waarom is deze zo anders en zo mooi? '
Sterrenstelsels zijn er tegenwoordig in verschillende unieke vormen en maten. Sommigen, zoals ons Melkwegstelsel, zijn draaiende schijven van sterren en gas die spiraalstelsels worden genoemd. Andere sterrenstelsels, elliptische sterrenstelsels genoemd, lijken op gigantische bollen van oudere roodachtige sterren die in willekeurige richtingen bewegen. Dan zijn er een groot aantal kleinere, onregelmatig gevormde sterrenstelsels die door de zwaartekracht met elkaar zijn verbonden, maar geen zichtbare structuur hebben. Volgens Shapely domineerde een grote, diverse populatie van dit soort onregelmatige sterrenstelsels het vroege heelal.
Het licht van dit ongelooflijk verre spiraalstelsel, met een snelheid van bijna zes biljoen mijl per jaar, had 10,7 miljard jaar nodig om de aarde te bereiken; slechts 3 miljard jaar nadat het heelal werd gecreëerd tijdens een evenement genaamd de oerknal.
Volgens een persbericht van UCLA gebruikten astronomen de scherpe ogen van de Hubble-ruimtetelescoop om 300 zeer verre sterrenstelsels in het vroege heelal te bespioneren. De wetenschappers dachten oorspronkelijk dat hun sterrenstelsel, een van de meest massieve in hun onderzoek met de niet-glamoureuze naam BX442, een illusie was, misschien twee sterrenstelsels bovenop elkaar.
"Het feit dat dit sterrenstelsel bestaat is verbazingwekkend", zegt David Law, hoofdauteur van de studie en postdoctoraal onderzoeker bij het Dunlap Institute aan het Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics van de Universiteit van Toronto. "De huidige wijsheid stelt dat dergelijke‘ grand-design ’spiraalstelsels simpelweg niet zo vroeg bestonden in de geschiedenis van het universum." Een 'groots ontwerp'-sterrenstelsel heeft prominente, goedgevormde spiraalarmen.
Om hun beeld verder te begrijpen, gebruikten astronomen een uniek, ultramodern instrument genaamd de OSIRIS-spectrograaf bij de W.M. Keck Observatory bovenop de slapende Mauna Kea-vulkaan in Hawaï. Met het instrument, gebouwd door UCLA-professor James Larkin, konden ze licht bestuderen vanaf ongeveer 3.600 locaties in en rond BX442. Deze spectra gaven hen de aanwijzingen die ze nodig hadden om te laten zien dat ze inderdaad naar een enkel roterend spiraalstelsel keken.
Terwijl spiraalstelsels overal in de huidige kosmos voorkomen, was dat niet altijd het geval. Spiraalstelsels in het vroege heelal waren zeldzaam vanwege frequente interacties. "BX442 lijkt op een nabije melkweg, maar in het vroege heelal kwamen sterrenstelsels veel vaker samen", zegt Shapely. “Gas regende vanuit het intergalactische medium en voedende sterren die veel sneller werden gevormd dan nu het geval is; zwarte gaten groeiden ook veel sneller. Het Space Magazine is saai vergeleken met deze vroege tijd. ”
Shapely en Law denken dat het zwaartekracht-touwtrekken tussen een metgezel van een dwergstelsel en BX442 mogelijk verantwoordelijk is voor zijn futuristische uiterlijk. De metgezel verschijnt als een kleine klodder in hun afbeelding. Computersimulaties uitgevoerd door Charlotte Christensen, een postdoctorale student aan de Universiteit van Arizona en co-auteur van de paper, bewijzen dit idee. Uiteindelijk zullen BX442 en het kleinere sterrenstelsel waarschijnlijk samenvloeien.
Shapley zei dat BX442 een link vertegenwoordigt tussen vroege sterrenstelsels die veel turbulenter zijn en de roterende spiraalstelsels die we om ons heen zien. "Inderdaad, dit sterrenstelsel kan het belang van fusie-interacties in elk kosmisch tijdperk benadrukken bij het creëren van een grootschalige ontwerp spiraalstructuur", zei ze.
Het bestuderen van BX442 zal astronomen waarschijnlijk helpen te begrijpen hoe spiraalstelsels zoals de Melkweg-vorm, voegde ze eraan toe.
Bijschrift 2: HST / Keck-composietafbeelding met valse kleuren van Galaxy BX442. Credit: David Law / Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics
