Terugkijkend in de tijd met enkele van onze beste telescopen, hebben astronomen een van de verste en oudste sterrenstelsels gevonden. Dit betekent dat het in zijn hoogtijdagen - die astronomen schatten op ongeveer 750 miljoen jaar na de oerknal - een uitzonderlijk groot aantal sterren genereerde in de 'kosmische dageraad', de begindagen van het heelal.
"De hoge snelheid van stervorming die voor GN-108036 wordt gevonden, impliceert dat het snel zijn massa aan het opbouwen was ongeveer 750 miljoen jaar na de oerknal, toen het heelal nog maar ongeveer vijf procent van zijn huidige leeftijd was," zei Bahram Mobasher, van de University of California, Riverside. "Dit was daarom een waarschijnlijke voorouder van enorme en geëvolueerde sterrenstelsels die we tegenwoordig zien."
Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Masami Ouchi van de Universiteit van Tokyo, Japan, identificeerde voor het eerst het verre sterrenstelsel na het scannen van een groot stukje hemel met de Subaru-telescoop bovenop Mauna Kea op Hawaï. De grote afstand werd vervolgens bevestigd met de W.M. Keck Observatory, ook op Mauna Kea. Vervolgens waren infraroodwaarnemingen van de Spitzer- en Hubble-ruimtetelescopen cruciaal voor het meten van de stervormingsactiviteit van de melkweg.
"We hebben onze resultaten drie jaar lang bij drie verschillende gelegenheden gecontroleerd en elke keer de vorige meting bevestigd", zegt Yoshiaki Ono, ook van de Universiteit van Tokio.
Astronomen waren verrast toen ze zo'n grote uitbarsting van stervorming zagen, omdat de melkweg zo klein is en uit zo'n vroeg kosmisch tijdperk. Toen de sterrenstelsels zich voor het eerst vormden, waren ze in de eerste paar honderden miljoenen jaren na de oerknal veel kleiner dan ze nu zijn, en moeten ze nog in massa toenemen.
Het team zegt dat de productiesnelheid van de melkweg gelijk is aan ongeveer 100 zonnen per jaar. Ter referentie: ons Melkwegstelsel is ongeveer vijf keer groter en 100 keer zwaarder dan GN-108036, maar maakt ongeveer 30 keer minder sterren per jaar.
Astronomen verwijzen naar de afstand van het object met een getal dat de 'roodverschuiving' wordt genoemd, wat aangeeft hoeveel het licht is uitgerekt tot langere, rodere golflengten als gevolg van de uitdijing van het heelal. Objecten met grotere roodverschuivingen staan verder weg en worden verder terug in de tijd gezien. GN-108036 heeft een roodverschuiving van 7,2. Slechts een handvol sterrenstelsels hebben roodverschuivingen van meer dan 7 bevestigd, en slechts twee daarvan zijn verder verwijderd dan GN-108036.
Ongeveer 380.000 jaar na de oerknal zorgde een verlaging van de temperatuur van het heelal ervoor dat waterstofatomen de kosmos binnendrongen en een dikke mist vormden die ondoorzichtig was voor ultraviolet licht, waardoor astronomen de kosmische donkere eeuwen noemden.
"Het eindigde toen gaswolken van neutraal waterstof instortten om sterren te genereren en de eerste sterrenstelsels vormden, die waarschijnlijk hoogenergetische fotonen uitstraalden en het universum re-ioniseerden", zei Mobasher. "Krachtige sterrenstelsels zoals GN-108036 hebben mogelijk bijgedragen aan het reionisatieproces, dat verantwoordelijk is voor de transparantie van het Space Magazine."
"De ontdekking is verrassend omdat eerdere onderzoeken nog niet zo vroeg in de geschiedenis van het heelal zulke sterrenstelsels hadden gevonden", zegt Mark Dickinson van de National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Ariz. "Misschien waren die onderzoeken gewoon te klein om sterrenstelsels te vinden zoals GN-108036. Het is misschien een speciaal, zeldzaam object dat we toevallig hebben gevangen tijdens een extreme uitbarsting van stervorming. '
Bronnen: Science Paper door: Y. Ono et al., Subaru, Spitzer Hubble
