ALMA vindt verrassend sterrenstelsel in het jonge heelal

Gereconstrueerde afbeelding van SPT-S J041839-4751.9
Een gereconstrueerde afbeelding van SPT-S J041839-4751.9. Credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / Rizzo et al, doi: 10.1038/s41586-020-2572-6.

Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) een extreem ver verwijderd sterrenstelsel gevonden dat verrassend veel op ons eigen sterrenstelsel lijkt. Het sterrenstelsel heeft de aanduiding SPT-S J041839-4751.9 gekregen. Dit sterrenstelsel is ongeveer 12 miljard lichtjaar van ons verwijderd en het is zichtbaar met behulp van een sterke zwaartekrachtslens veroorzaakt door een sterrenstelsel op de voorgrond. SPT-S J041839-4751.9 heeft geen spiraalarmen maar wel minstens twee andere kenmerken waardoor het op ons sterrenstelsel lijkt: het heeft een draaiende schijf en een centrale verdikking waarin zich een grote groep sterren bevindt samengepakt rond het galactische centrum.

In het jonge heelal waren jonge sterrenstelsels nog steeds aan het groeien. Astronomen verwachten dus chaotische sterrenstelsels en sterrenstelsels met weinig structuur zoals de ontwikkelde, volwassen sterrenstelsels.

Het bestuderen van sterrenstelsels als SPT-S J041839-4751.9 is belangrijk om te begrijpen hoe sterrenstelsels ontstonden en evolueerden. Dit sterrenstelsel is zo ver weg dat we het zien toen het heelal nog maar 10% van zijn huidige leeftijd had. Het licht van dit sterrenstelsel heeft 12 miljard jaar nodig gehad om de Aarde te bereiken. Door het te bestuderen gaan astronomen terug in de tijd toen deze sterrenstelsels zich net begonnen te ontwikkelen.

Deze sterrenstelsels bevinden zich zo ver weg dat gedetailleerde waarnemingen met zelfs de grootste telescopen op Aarde bijna onmogelijk zijn. Deze sterrenstelsels zijn op die enorme afstanden veel te klein en te lichtzwak.

De astronomen hadden geluk dat ze het sterrenstelsel gedetailleerd konden bekijken. Dit was mogelijk doordat een nabij sterrenstelsel als een enorm vergrootglas fungeerde waardoor ALMA zeer gedetailleerd terug kon kijken naar het verleden.

De cirkelvormige structuur van SPT-S J041839-4751.9
SPT-S J041839-4751.9 is als een bijna perfecte cirkel zichtbaar rond het sterrenstelsel op de voorgrond. Dit is mogelijk dankzij hun bijna exacte uitlijning. Credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / Rizzo et al, doi: 10.1038/s41586-020-2572-6.

SPT-S J041839-4751.9 is als een bijna perfecte cirkel zichtbaar rond het sterrenstelsel op de voorgrond. Dit is mogelijk dankzij hun bijna exacte uitlijning.

De astronomen reconstrueerden de ware vorm van het verre sterrenstelsel en de beweging van het gas uit de ALMA-gegevens met behulp van een nieuwe computermodelleringstechniek.

Het resultaat vertegenwoordigt een doorbraak op het gebeid van het ontstaan van sterrenstelsels. Het toont aan dat de structuren die we waarnemen in nabijgelegen spiraalstelsels en in ons eigen sterrenstelsel al 12 miljard jaar geleden aanwezig waren.

De astronomen waren verrast dat dit sterrenstelsel eigenlijk vrij veel lijkt op nabije sterrenstelsels en dat is in tegenstelling tot alle verwachtingen van de modellen en eerdere, minder gedetailleerde waarnemingen.

Men is verbaasd dat, ondanks de hoge mate van stervorming SPT-S J041839-4751.9 een van de best geordende sterrenstelsels is die ooit in het vroege heelal zijn waargenomen. Dit resultaat is vrij onverwacht en het heeft mogelijk belangrijke gevolgen voor de manier waarop astronomen over de evolutie van sterrenstelsels denken.

De ontdekking, beschreven in een artikel dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Nature, suggereert dat het vroege heelal misschien helemaal niet zo chaotisch was als ooit werd gedacht en het roept ook veel vragen op over hoe een goed geordend sterrenstelsel zich zo kort na de oerknal heeft kunnen ontstaan.

Artikel: F. Rizzo et al. 2020. A dynamically cold disk galaxy in the early Universe. Nature 584, 201-204;

Eerste publicatie: 15 augustus 2020
Bron: ESO