Messier 101, een gigantische spiraal van gasstof en sterren, overspant 170.000 lichtjaar en bevat meer dan een biljoen sterren. Krediet: NASA / ESA Hubble
Gracieus in hun draaiingen werd gedacht dat spiraalstelsels miljarden jaren geleden hun huidige staat hadden bereikt. Een studie van honderden sterrenstelsels verstoort dat idee en onthult dat spiraalstelsels, zoals het Andromedastelsel en onze eigen Melkweg, voortdurend zijn veranderd.
"Astronomen dachten dat schijfstelsels in het nabije universum ongeveer 8 miljard jaar geleden in hun huidige vorm waren gesetteld, met weinig extra ontwikkeling sindsdien", zegt Susan Kassin, een astronoom bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., En de studie hoofdonderzoeker in een persbericht. "De trend die we hebben waargenomen, laat daarentegen het tegenovergestelde zien: sterrenstelsels veranderden gestaag in deze periode."
Een studie van 544 stervormende sterrenstelsels waargenomen door de Keck- en Hubble-ruimtetelescoop op aarde toont aan dat schijfstelsels zoals ons Melkwegstelsel onverwachts hun huidige toestand bereikten lang nadat veel van de stervorming in het heelal was opgehouden. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
Astronomen gebruikten de dubbele 10 meter lange aardgebonden W.M. Keck Observatory bovenop de Mauna Kea-vulkaan in Hawaï en de Hubble-ruimtetelescoop van NASA om 544 stervormende sterrenstelsels te bestuderen. Verderop in de tijd zijn sterrenstelsels vaak heel anders, zeggen astronomen, met willekeurige en ongeorganiseerde bewegingen. Dichter bij het heden lijken stervormende sterrenstelsels op goed geordende schijfvormige systemen. Rotatie in deze sterrenstelsels overtreft andere interne, willekeurige bewegingen. Deze sterrenstelsels vestigen zich geleidelijk in goed opgevoede schijven, waarbij de meest massieve sterrenstelsels altijd een hogere organisatie vertonen.
Deze grafiek toont de fracties van vaste schijfstelsels in vier tijdsperioden, elk ongeveer 3 miljard jaar lang. Er is een gestage verschuiving naar hogere percentages van gevestigde sterrenstelsels dichter bij de huidige tijd. Op elk moment zijn de meest massieve sterrenstelsels het meest gevestigd. Meer verre en minder zware sterrenstelsels vertonen gemiddeld meer ongeorganiseerde interne bewegingen, waarbij gas in meerdere richtingen beweegt en langzamere rotatiesnelheden. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
De bemonstering van bestudeerde sterrenstelsels, van de Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2) Redshift Survey, varieerde tussen 2 miljard en 8 miljard lichtjaar van de aarde met massa's tussen 0,3 procent en 100 procent van die van ons eigen Melkwegstelsel. Onderzoekers keken naar alle sterrenstelsels in deze periode met emissielijnen die helder genoeg waren om interne bewegingen te bepalen. Onderzoekers richtten zich op emissielijnen die karakteristiek worden uitgezonden door gas in de melkweg. De emissielijnen vertellen wetenschappers niet alleen over de elementen waaruit de sterrenstelsels bestaan, maar ook over rood verschuiven van emissielijnen bevat informatie over de interne bewegingen en afstand.
"Eerdere studies verwijderden sterrenstelsels die niet leken op de goed geordende roterende schijven die nu gebruikelijk zijn in het Space Magazine", zegt medeauteur Benjamin Weiner, een astronoom aan de Universiteit van Arizona in Tucson. "Door ze te negeren, onderzochten deze studies alleen die zeldzame sterrenstelsels in het verre universum die zich goed gedragen en concludeerden dat sterrenstelsels niet veranderden."
In de afgelopen 8 miljard jaar zijn de fusies tussen sterrenstelsels, zowel grote als kleine, afgenomen. Dat geldt ook voor de algehele snelheid van stervorming en bijbehorende verstoringen als gevolg van supernova-explosies. Beide factoren kunnen een rol spelen in de nieuw gevonden trend, zeggen wetenschappers.
De Melkweg heeft mogelijk dezelfde chaotische groei en verandering doorgemaakt als de sterrenstelsels in het DEEP2-monster voordat het zich in zijn huidige toestand vestigde op ongeveer dezelfde tijd dat de zon en de aarde zich vormden, zeggen teamwetenschappers. Door het patroon te observeren, kunnen astronomen nu computersimulaties van de evolutie van sterrenstelsels aanpassen totdat ze de waarnemingen repliceren. Daarna gaat de jacht door om de fysieke processen te bepalen die verantwoordelijk zijn voor de trend.
Deze kosmologische simulatie volgt de ontwikkeling van een enkele-schijfstelsel gedurende de hele levensduur van het heelal; ongeveer 13,5 miljard jaar. Rode kleuren tonen oude sterren, jonge sterren als wit en helderblauw terwijl de gasverdeling bleekblauw is. De door de computer gegenereerde weergave beslaat ongeveer 300.000 lichtjaar. De simulatie, uitgevoerd op de Pleiades-supercomputer in NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Californië, nam ongeveer 1 miljoen CPU-uren in beslag. Credit: F. Governato en T. Quinn (Univ. Of Washington), A. Brooks (Univ. Of Wisconsin, Madison) en J. Wadsley (McMaster Univ.).
Een paper met de bevindingen zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal van 20 oktober 2012.
Bron: NASA
