Mysterieuze ultra-massieve sterrenstelsels ontdekt in het vroege heelal
Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope drie ultra-massieve sterrenstelsels gevonden – bijna net zo massief als de Melkweg – die al in de eerste miljard jaar na de Oerknal aanwezig waren. Deze ontdekking, die deel uitmaakt van het JWST/FRESCO-onderzoek, geeft aan dat sterren in het vroege heelal veel sneller groeiden dan eerder werd gedacht, wat bestaande modellen voor de vorming van sterrenstelsels in twijfel trekt.
Tot nu toe werd gedacht dat alle sterrenstelsels geleidelijk ontstonden in grote halo’s van materie. Halo’s van donkere materie vangen gas (atomen en moleculen) op in gravitationeel gebonden structuren. Normaal gesproken wordt maximaal 20% van dit gas omgezet in sterren in sterrenstelsels.
De nieuwe bevindingen dagen deze visie echter uit en onthullen dat massieve sterrenstelsels in het vroege heelal mogelijk veel sneller en efficiënter zijn gegroeid dan eerder werd gedacht.
De vraag van “onmogelijk” massieve sterrenstelsels kort na de Oerknal heeft astronomen al sinds de eerste Webb-waarnemingen beziggehouden. Het is te vergelijken met het vinden van een peuter van 100 kilogram. Webb heeft nu bewezen dat er monsters rondzwerven in het vroege heelal.
De meeste bronnen die in het FRESCO-onderzoek zijn gevonden passen bij bestaande modellen, maar de astronomen vonden ook drie verrassend massieve sterrenstelsels, met stellaire massa’s die vergelijkbaar zijn met de huidige Melkweg.
Ze worden “rode monsters” genoemd vanwege hun hoge stofgehalte, waardoor ze een opvallend rood uiterlijk hebben op de Webb-afbeeldingen.
Ze vormen sterren bijna twee keer zo efficiënt als hun lichtere tegenhangers en sterrenstelsels in latere tijden.
Deze bevindingen roepen nieuwe vragen op voor theorieën over de vorming van sterrenstelsels en dan met name de kwestie van “te veel, te massieve” sterrenstelsels in het vroege heelal want de huidige modellen kunnen niet verklaren hoe het mogelijk is dat stervorming zo superefficiënt is, heel vroeg in het heelal.
De gebruikelijke aanname is dat exploderende sterren en superzware zwarte gaten de stervorming doden en daarmee de kaars uitblazen. Toekomstige Webb-waarnemingen zullen ongetwijfeld aanwijzingen geven over wat astronomen nu missen.
Het vinden van drie zulke massieve beesten is een verleidelijke puzzel, aldus astronomen. Veel processen in de evolutie van sterrenstelsels hebben de neiging om een snelheidsbeperkende stap te introduceren in hoe efficiënt gas kan worden omgezet in sterren, maar op de een of andere manier lijken deze rode monsters de meeste van deze hindernissen snel te hebben ontweken.
Deze resultaten geven aan dat sterrenstelsels in het vroege heelal sterren konden vormen met een onverwachte efficiëntie, aldus de onderzoekers. Naarmate deze sterrenstelsels dieper worden bestudeerd zullen ze nieuwe inzichten bieden in de omstandigheden die de vroegste tijdperken van het heelal vormgaven.
De rode monsters zijn slechts het begin van een nieuw tijdperk in onze verkenning van het vroege heelal en dat is wat astronomie zo geweldig maakt, we worden voortdurend verrast door nieuwe ontdekkingen.
Al in de eerste paar jaar van zijn bestaan heeft de Webb al voor paar verrassingen gezorgd. Op meer dan één manier heeft de telescoop ons laten zien dat sommige sterrenstelsels snel rijpen tijdens de eerste hoofdstukken van de kosmische geschiedenis.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Artikel: M. Xiao et al. Accelerated formation of ultra-massive galaxies in the first billion years. Nature, published online November 13, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-08094-5
Eerste publicatie: 26 november 2024
Bron: sci-news
