Oude, massieve sterrenstelsels die de stoffige uithoeken van ons universum achtervolgen, zijn verborgen, onzichtbaar voor de ogen van de beroemde Hubble-ruimtetelescoop. Maar nu hebben astronomen die infraroodgegevens doorzoeken 39 van hen ontdekt - op de loer op vreemde plaatsen uit het vroege heelal waar (en wanneer) de nachtelijke hemel er heel anders zou uitzien dan de onze.
Als je een van deze lang geleden gemaakte sterrenstelsels zou benaderen terwijl je in een ruimtevaartuig zit, zou het waarschijnlijk op zijn minst voor jou herkenbaar zijn: sterren die je met het blote oog kon zien, wervelend stof, een groot zwart gat in het midden. En als je daar vandaag op de een of andere manier zou verschijnen, zou het er waarschijnlijk heel anders uitzien dan meer dan 11 miljard jaar geleden, in de vroege geschiedenis van ons universum. Maar het licht dat in 2019 vanuit deze enorme, verre sterrenstelsels de aarde bereikte, moest zo ver reizen dat het miljarden jaren oud was en ons liet zien hoe dat deel van het universum eruitzag in zijn eerste 2 miljard jaar van bestaan. En het licht is zo veranderd dat de Hubble - gebouwd om te zien in ultraviolet, zichtbaar en nabij-infrarood licht - het helemaal niet kon zien.
Dat komt omdat deze verre sterrenstelsels, zoals de meeste verre dingen in ons universum, van ons wegrennen - een gevolg van donkere energie die de expansie van de ruimte aandrijft. Zoals WordsSideKick.com eerder heeft gemeld, wordt licht van objecten die van ons wegrennen uitgerekt tot langere, rodere golflengten. En deze superdistante sterrenstelsels versnellen zo snel, volgens de onderzoekers die ze ontdekten, dat het ultraviolette en zichtbare licht dat ze uitzonden, volledig is verschoven naar het lange "submillimeter" -golflengtebereik dat zelfs Hubble niet kan detecteren.
Dientengevolge schreven de onderzoekers in een paper dat op 7 augustus in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, dat de meeste astronomen die gefocust zijn op de eerste 2 miljard jaar van het universum, vreemde ballen hebben bestudeerd: sterrenstelsels heel ver weg die toch onbeweeglijk genoeg zijn ten opzichte van Aarde dat Hubble ze kan zien. Maar deze niet-verschoven sterrenstelsels zijn waarschijnlijk niet de norm.
'Dit roept vragen op over de werkelijke overvloed aan massieve sterrenstelsels en de dichtheid van de stervormingssnelheid in het vroege heelal', schreven de onderzoekers. Met andere woorden, hoeveel sterrenstelsels bestonden er toen echt en hoe snel maakten ze sterren?
Astronomen hebben in het verleden individuele enorme sterrenstelsels uit het diepe verleden gezien, schreven de onderzoekers, evenals kleinere sterrenstelsels die de neiging hebben om in stof gehuld te zijn. Maar voor dit werk gebruikte het team een reeks submillimeter-gevoelige telescopen om deze 39 voorheen onzichtbare oude sterrenstelsels te spotten.
"Het was moeilijk om onze collega's ervan te overtuigen dat deze sterrenstelsels zo oud waren als we dachten dat ze zouden zijn. Onze aanvankelijke vermoedens over hun bestaan kwamen van de infraroodgegevens van de Spitzer Ruimtetelescoop", zegt Tao Wang, hoofdauteur van de krant en astronoom aan de Universiteit van Tokyo, zei in een verklaring. 'Maar heeft scherpe ogen en onthulde details op submillimetergolflengten, de beste golflengte om door stof in het vroege universum te turen. Toch waren er meer gegevens nodig van de fantasierijke Very Large Telescope in Chili om echt te bewijzen dat we oude massieve sterrenstelsels zagen waar niemand eerder was gezien. "
En die bevindingen zijn belangrijk voor vroege universum-modellen en om uit te leggen hoe ons moderne universum is ontstaan.
'Zo'n grote hoeveelheid massieve en stoffige sterrenstelsels in het vroege heelal daagt ons begrip van de vorming van massieve sterrenstelsels uit', schreven de onderzoekers in het artikel.
Verscheidene verschillende bestaande modellen voorspellen een veel lagere dichtheid van dit soort sterrenstelsels, hoewel onderzoekers al lang vermoedden dat er een paar zouden zijn. Met deze nieuwe ontdekking moeten wetenschappers teruggaan en hun modellen verfijnen om rekening te houden met deze nieuwe dataset van voorheen ongeziene dingen.
Deze sterrenstelsels, schreven de onderzoekers, maken waarschijnlijk deel uit van de groep die aanleiding heeft gegeven tot moderne massieve sterrenstelsels. Maar ze hadden veel meer stof en waren veel dichter dan de Melkweg.
"De nachtelijke hemel zou veel majestueuzer lijken. De grotere dichtheid van sterren betekent dat er veel meer sterren in de buurt zouden zijn die groter en helderder zouden lijken", zei Wang in de verklaring. "Omgekeerd betekent de grote hoeveelheid stof dat verder weg gelegen sterren veel minder zichtbaar zouden zijn, dus de achtergrond van deze heldere, nabije sterren zou een enorme donkere leegte kunnen zijn."
