Astronomen hebben voor het eerst een dichte galactische kern gezien die brandt met het licht van miljoenen pasgeboren sterren in het vroege heelal.
De bevinding werpt licht op hoe elliptische sterrenstelsels, de grote gasarme verzamelingen van oudere sterren, zich mogelijk voor het eerst in het vroege heelal hebben gevormd. Het is een vraag die astronomen al decennia lang ontgaat.
Het onderzoeksteam ontdekte voor het eerst de compacte galactische kern, GOODS-N-774 genaamd, in beelden van de Hubble-ruimtetelescoop. Latere observaties van de Spitzer Space Telescope, de Herschel Space Observatory en de W.M. Keck Observatory heeft ertoe bijgedragen dat dit een echte wetenschappelijke bevinding is geworden.
De kern is 11 miljard jaar geleden gevormd, toen het heelal nog geen 3 miljard jaar oud was. Hoewel het maar een fractie was van de grootte van de Melkweg, bevatte het in die tijd al meer dan twee keer zoveel sterren als ons eigen sterrenstelsel.
Theoretische simulaties suggereren dat gigantische elliptische sterrenstelsels van binnen naar buiten ontstaan, waarbij een grote kern de allereerste stadia van vorming markeert. Maar de meeste zoektochten naar deze vormkernen zijn met lege handen gekomen, waardoor dit een eerste waarneming en een fenomenale vondst is.
"We hadden echt geen formatieproces gezien dat zulke dichte dingen zou kunnen creëren", legt hoofdauteur Erica Nelson van de Yale University uit in een persbericht. “We vermoeden dat dit proces van kernvorming een fenomeen is dat uniek is voor het vroege heelal, omdat het vroege heelal als geheel compacter was. Tegenwoordig is het universum zo diffuus dat het dergelijke objecten niet meer kan creëren. ”
Naast het bepalen van de grootte van de melkweg op basis van de Hubble-afbeeldingen, dook het team in gearchiveerde ver-infraroodbeelden van Spitzer en Herschel om te berekenen hoe snel de compacte melkweg sterren maakt. Het lijkt 300 sterren per jaar te produceren, een snelheid die 30 keer hoger is dan die van de Melkweg.
De waanzinnige stervorming treedt waarschijnlijk op omdat de galactische kern zich diep in een gravitatieput van donkere materie vormt. Zijn ongewoon hoge massa trekt constant gas naar binnen, comprimeert het en veroorzaakt vonkvorming.
Maar deze uitbarstingen van stervorming creëren stof, dat het zichtbare licht blokkeert. Dit helpt verklaren waarom astronomen nog nooit zo'n verre kern hebben gezien, omdat ze in eerdere onderzoeken mogelijk gemakkelijk zijn gemist.
Het team denkt dat kort na de vroege periode die we kunnen zien, de kern stopte met het vormen van sterren. Waarschijnlijk fuseerde het vervolgens met andere kleinere sterrenstelsels, totdat het transformeerde in een veel groter sterrenstelsel, vergelijkbaar met de meer massieve en bezadigde elliptische sterrenstelsels die we tegenwoordig zien.
'Ik denk dat onze ontdekking de vraag beantwoordt of deze manier van het bouwen van sterrenstelsels echt is gebeurd of niet', zegt co-auteur Pieter van Dokkum van de Yale University. 'De vraag is nu: hoe vaak is dit gebeurd?'
Het team vermoedt dat er nog meer galactische kernen zijn, maar verborgen achter hun eigen stof. Toekomstige infraroodtelescopen, zoals de James Webb-ruimtetelescoop, zouden meer van deze vroege objecten moeten kunnen vinden.
De paper is op 27 augustus gepubliceerd in Nature en is online beschikbaar.
