te bekijken
Hoe dieper je in het universum kijkt, hoe verder je terug bent in de tijd. Soms kun je zelfs te diep graven en zie je "jonge" sterrenstelsels die lijken op de Melkweg, die 12 miljard jaar bij ons vandaan ligt.
Een artistieke interpretatie van de voorloper van de Melkweg in het vroege universum. Geplaatst tegen de achtergrond van een quasar die glinstert door de "super-halo" van gasvormige waterstof rondom de melkweg.
Scannende oude voorwerpen van het heelal, weten astronomen te begrijpen hoe ons sterrenstelsel er in zijn jeugd uitzag.
Met de hulp van het grote millimeterbereikrooster (ALMA) van Atakam konden onderzoekers "afgietsels" van sterrenstelsels zoals die van ons vinden, toen hun stervorming alleen maar sneller werd. Toen groeide het universum tot 2 miljard jaar. Omdat licht snelheid heeft, betekent diep in de ruimte kijken dat je letterlijk in het verleden kijkt en sterrenstelsels 12 miljard jaar weg van de aarde bewondert. De moderne kosmos is 13,8 miljard jaar oud.
Gezien twee oude sterrenstelsels in infrarode golflengten, merkten wetenschappers dat ze in de vroege ontwikkeling langgerekte waterstofgasschijven hadden die beduidend beter waren dan kleinere gebieden met stervormingen erin. Ze zagen ook roterende gas- en stofschijven en snel vormende sterren (tot 100 zonsmassa's per jaar). Om de sterrenstelsels ALMA J081740.86 + 135138.2 en ALMA J120110.26 + 211756.2 te kunnen zien, was het nodig om op de achtergrond het licht van twee quasars te gebruiken. Dit zijn superzware zwarte gaten omgeven door heldere accretion-schijven. Ze worden beschouwd als centra van actieve sterrenstelsels.
Compositorisch beeld van een jong sterrenstelsel, vergelijkbaar met de Melkweg, gescheiden door 12 miljard lichtjaren, evenals een achtergrondquasar, gelegen op 12,5 miljard lichtjaar.
Meestal is het moeilijk om naar sterrenstelsels te kijken voor een quasar, omdat de quasars heel helder zijn en de jonge melkweg zwak is. Maar ALMA was in staat om het infrarode licht van de geïoniseerde koolstof van sterrenstelsels te volgen, dat alleen schijnt, evenals het silhouet van waterstof in de gloed van quasars. Koolstof, dat licht uitzendt bij een golflengte van 158 micrometer (ver-infraroodgebied), karakteriseert de structuur van elk melkwegstelsel, en emissies van infrarood licht uit stof tonen gebieden van sterrige geboorte.
Lichtgevende koolstof gaf ook aanwijzingen voor de structuur van sterrenstelsels. Het bleek dat hij verschoof van waterstofgas, dat oorspronkelijk door astronomen werd gezien. Dit betekent dat galactische gassen zich ver van een dicht gebied van koolstof uitstrekken, wat aangeeft dat elke melkweg is begiftigd met een grote waterstofhalo.
Gezien de voorgrondobjecten, "verwachtten we een zwakke uitbarsting direct boven de quasar te zien, en in plaats daarvan blonken heldere sterrenstelsels op grote afstand van de quasar," zei astrofysicus J. Xavier Prohaska van de Universiteit van Californië (Santa Cruz). De gegevens toonden ook aan dat jonge sterrenstelsels al begonnen te roteren, en dit is een teken van spiraalstelsels, zoals de Melkweg.
De zoektocht naar dergelijke vroege sterrenstelsels begon in 2003, toen Prohaska werkte aan het idee om de spectra van quasars en de golflengten van licht die ze uitstoten te gebruiken op de voorgrond van de melkweg. Deze methode wordt Lyman-alfa gedempte systemen genoemd, omdat waterstofgas bepaalde golflengten van licht van de quasar blokkeert, waardoor de aanwezigheid en de mate van gas wordt onthuld.
"ALMA hielp bij het oplossen van een meerjarig debat over de vorming van sterrenstelsels", zegt Chris Carilli, een astronoom van het National Radio Astronomy Observatory in Socorro, New Mexico. "Het bleek dat sommige heel vroege sterrenstelsels halo's hebben die veel meer worden uitgebreid dan eerder werd gedacht," zei hij, eraan toevoegend dat deze halo's "mogelijk toekomstig materiaal voor de groei van de melkweg kunnen vertegenwoordigen."
