In een scenario waarin miljoenen jaren als een korte periode worden beschouwd, zijn uren nauwelijks een oogwenk. Hoewel het tien jaar of langer zou kunnen duren om een groep sterrenstelsels met een klein detail voor telescopen over de hele wereld te observeren, was de Atcama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) -telescoop in staat om het werk met verbazingwekkende snelheid te doen. In slechts een paar uur tijd kwam een team van astronomen die deze superkrachtige telescoop gebruikten, binnen op de locatie van meer dan honderd stervormende sterrenstelsels in het vroege heelal.
Er waren eens enorme hoeveelheden stergeboorte in vroege sterrenstelsels die rijk waren aan kosmisch stof. Het bestuderen van deze sterrenstelsels is absoluut noodzakelijk voor ons begrip van galactische vorming en evolutie - maar het is moeilijk gebleken in zichtbaar licht omdat juist het stof dat stervorming ondersteunt, ook de sterrenstelsels waarin ze worden gevormd, omhult. Dankzij telescopen zoals ALMA kunnen we deze sterrenstelsels echter identificeren en observeren door ons te concentreren op langere golflengten. Licht dat binnenkomt op ongeveer een millimeter is de perfecte speeltuin voor zo'n studie.
“Astronomen wachten al meer dan tien jaar op dit soort gegevens. ALMA is zo krachtig dat het een revolutie teweeg heeft gebracht in de manier waarop we deze sterrenstelsels kunnen observeren, ook al was de telescoop niet volledig voltooid ten tijde van de waarnemingen ”, zegt Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Duitsland), hoofdauteur van de paper met de ALMA-waarnemingen.
Hoe weten we waar deze sterrenstelsels zich bevinden? Door het gebruik van de ESO-bediende Atacama Pathfinder Experiment-telescoop (APEX), konden astronomen deze met stof verduisterde doelen tot op zekere hoogte in kaart brengen. APEX concentreerde zijn capaciteiten op een hemelgebied ter grootte van de volle maan in het sterrenbeeld Fornax. De studie - Chandra Deep Field South - is uitgevoerd door een verscheidenheid aan telescopen, zowel hier op aarde als in de ruimte. Hier is APEX gecrediteerd met het lokaliseren van 126 stoffige sterrenstelsels. Deze afbeeldingen zijn echter niet alles wat ze kunnen zijn. Stervormingsgebieden verschenen als klodders en konden soms betere beelden overschrijden die op andere golflengten waren gemaakt. Door het gebruik van ALMA zijn deze waarnemingen vergroot, waardoor de resolutie in het millimeter / submillimeter-gedeelte van het spectrum is verbeterd en astronomen zijn geholpen om precies te weten welke sterrenstelsels sterren vormen.
Speler laden…
Deze videosequentie begint met een brede kijk op de lucht, inclusief het beroemde sterrenbeeld Orion (The Hunter). We komen geleidelijk dichterbij op een onopvallend stukje hemel, het Chandra Deep Field South genaamd, dat door veel telescopen op de grond en in de ruimte is bestudeerd. Credit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), APEX (MPIfR / ESO / OSO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center, Digitized Sky Survey 2 en A. Fujii. Muziek: Movetwo
Zoals alle astronomen in de achtertuin weten, geldt: hoe groter het diafragma, hoe beter de resolutie. Om hun waarnemingen van het vroege heelal te verbeteren, hadden astronomen een grotere telescoop nodig. APEX bestaat uit een schotelvormige antenne met een diameter van twaalf meter, maar ALMA bestaat uit veel schalen die over lange afstanden zijn verspreid. De signalen van alle onderdelen worden vervolgens gecombineerd en het resultaat is hetzelfde alsof het een gigantische telescoop is die dezelfde grootte heeft gemeten als de hele array. Een super gerecht!
Met behulp van ALMA namen de astronomen de sterrenstelsels over van de APEX-kaart. Hoewel de ALMA-array nog in aanbouw is en minder dan een kwart van de mogelijkheden gebruikt, kon het team deze beginfase van wetenschappelijke observaties voltooien. Speedy ALMA was klaar voor de taak. Met slechts twee minuten per sterrenstelsel was deze "Super Scope" in staat om elk op te lossen binnen een minuscuul gebied dat tweehonderd keer kleiner was dan de originele APEX-blobs ... en met 300% meer gevoeligheid! Met zo'n track record kon ALMA het aantal waarnemingen in een paar uur tijd verdubbelen. Nu konden de onderzoekers duidelijk zien welke sterrenstelsels actieve stervormingsgebieden bevatten en konden ze gevallen onderscheiden waarin meerdere stervormende sterrenstelsels in eerdere studies als één waren samengekomen.
“We dachten eerder dat de helderste van deze sterrenstelsels duizend keer zo krachtig sterren vormden als ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, waardoor ze het risico liepen zichzelf uit elkaar te blazen. De ALMA-afbeeldingen onthulden meerdere, kleinere sterrenstelsels die sterren vormden tegen iets redelijkere tarieven ”, zegt Alexander Karim (Durham University, Verenigd Koninkrijk), een lid van het team en hoofdauteur van een begeleidend artikel over dit werk.
Blijkbaar wordt ALMA een enorm succes. Deze nieuwe waarnemingen hebben geholpen om stoffige stervormende sterrenstelsels uit het vroege heelal met vertrouwen te documenteren en hebben geholpen om een meer gedetailleerde catalogus te maken dan ooit tevoren. Deze nieuwe bevindingen zullen toekomstige astronomische waarnemingen ondersteunen door onderzoekers een betrouwbare basis te geven voor de eigenschappen van deze sterrenstelsels bij verschillende golflengten. Astronomen hoeven niet langer te "raden" naar welke sterrenstelsels zich in beelden kunnen hebben versmolten ... ALMA heeft het duidelijk gemaakt. Sluit het gebruik van andere locaties zoals APEX echter niet uit. De combinatie van beide speelt een krachtige rol bij het observeren van het vroege heelal.
"APEX kan sneller een groot deel van de hemel bedekken dan ALMA, en daarom is het ideaal om deze sterrenstelsels te ontdekken. Als we eenmaal weten waar we moeten zoeken, kunnen we ALMA gebruiken om ze precies te lokaliseren, 'concludeerde Ian Smail (Durham University, Verenigd Koninkrijk), co-auteur van de nieuwe paper.
Oorspronkelijke verhaalbron: ESO Science News Release.
