Webb ontdekt enorm stil sterrenstelsel met oude sterrenpopulatie in het vroege heelal
Het ontstaan van sterrenstelsels door geleidelijke hiërarchische samenvoeging van baryonen en halo’s van donkere materie is een fundamenteel paradigma dat ten grondslag ligt aan de moderne astrofysica en voorspelt een sterke afname van het aantal massieve sterrenstelsels in vroeg kosmische tijden.
Extreem massieve, stille sterrenstelsels zijn al 1 tot 2 miljard jaar na de oerknal waargenomen. Deze zijn uiterst beperkend voor theoretische modellen, aangezien ze 300 tot 500 miljoen jaar eerder ontstaan en slechts enkele modellen zo vroeg massieve sterrenstelsels kunnen vormen.
Het spectrum van het nieuw ontdekte, rustige sterrenstelsel ZF-UDS-7329 onthult kenmerken die typerend zijn voor veel oudere sterrenpopulaties. Gedetailleerde modellering laat zien dat de sterrenpopulatie ongeveer 1,5 miljard jaar eerder werd gevormd in een tijdperk waarin halo’s van donkere materie met voldoende massa zich in het standaardscenario nog niet hebben verzameld.
Deze waarneming kan wijzen op de aanwezigheid van niet-gedetecteerde populaties van vroege sterrenstelsels en de mogelijkheid van aanzienlijke hiaten in ons begrip van vroege sterpopulaties, het ontstaan van sterrenstelsels en/of de aard van donkere materie.
Het ontstaan van sterrenstelsels is een fundamenteel paradigma dat ten grondslag ligt aan de moderne astrofysica en voorspelt een sterke afname van het aantal massieve sterrenstelsels in de vroege kosmische tijden.
Extreem massieve, stille sterrenstelsels zijn nu al 1 tot 2 miljard jaar na de oerknal waargenomen, wat eerdere theoretische modellen uitdaagt.
“We volgen dit specifieke sterrenstelsel al zeven jaar en hebben het urenlang waargenomen met de twee grootste telescopen op Aarde om erachter te komen hoe oud het was”, zegt professor Karl Glazebrook van de Swinburne University of Technology. In Melbourne, Australië.
“Maar het was te rood en te zwak en we konden het niet meten. Uiteindelijk moesten we de Aarde verlaten en Webb gebruiken om de aard ervan te bevestigen.”
“Dit was echt een teamprestatie van de infrarode hemelonderzoeken die we in 2010 begonnen en die ertoe leidden dat we dit sterrenstelsel als ongewoon identificeerden, tot onze vele uren op de Keck en de Very Large Telerscope waar we het probeerden, maar er niet in slaagden het te bevestigen, totdat eindelijk het laatste jaar waarin we enorme inspanningen hebben geleverd om uit te zoeken hoe we de Webb-gegevens moesten verwerken en dit spectrum konden analyseren.
“We gaan nu verder dan mogelijk was om de oudste massieve, stille monsters die diep in het heelal bestaan te bevestigen”, zegt dr. Themiya Nanayakkara, astronoom aan de Swinburne University of Technology.
“Dit verlegt de grenzen van ons huidige begrip van hoe sterrenstelsels ontstaan en evolueren.”
“De belangrijkste vraag is nu hoe ze zich zo snel vormen, heel vroeg in het heelal, en welke mysterieuze mechanismen ervoor zorgen dat ze niet abrupt sterren vormen, terwijl de rest van het heelal dat ook doet.”
“Het ontstaan van sterrenstelsels wordt voor een groot deel bepaald door de concentratie van donkere materie.”
“Het feit dat deze extreem zware sterrenstelsels zo vroeg in het heelal aanwezig zijn vormt een grote uitdaging voor ons standaardmodel van de kosmologie. Dit komt omdat we denken dat zulke massieve structuren van donkere materie die deze enorme sterrenstelsels huisvesten nog niet de tijd hebben gehad om zich te vormen.”
“Er zijn meer waarnemingen nodig om te begrijpen hoe vaak deze sterrenstelsels voorkomen en om ons te helpen begrijpen hoe groot deze sterrenstelsels werkelijk zijn.”
“Dit zou een nieuwe opening kunnen zijn voor ons begrip van de fysica van donkere materie,” zei professor Glazebrook. “Webb heeft steeds meer bewijs gevonden voor het ontstaan van enorme sterrenstelsels in een vroeg stadium.”
“Dit resultaat is een nieuw record voor dit fenomeen. Hoewel het zeer opvallend is, is het slechts één object. Maar we hopen er meer te vinden; en als we dat doen, zal dit onze ideeën over het ontstaan van sterrenstelsels echt verstoren.”
De ontdekking is gerapporteerd in een artikel dat afgelopen week in het tijdschrift Nature is gepubliceerd.
Artikel: K. Glazebrook et al. A massive galaxy that formed its stars at z ~ 11. Nature, published online February 14, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07191-9
Eerste publicatie: 18 februari 2024
Bron: sci-news
