Kijk eerst naar het oudste spiraalstelsel
Ongeveer tweederde van de bekende sterrenstelsels in het universum zijn spiraalstelsels – ook onze Melkweg behoort tot dit type. Maar wanneer de eerste vertegenwoordigers van dit type sterrenstelsels zich hebben gevormd, blijft het onduidelijk. Astronomen hebben nu het oudst bekende spiraalstelsel ontdekt met behulp van de Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA). Het is ongeveer 12,4 miljard lichtjaar van ons verwijderd, dus het bestond eigenlijk ongeveer 1,4 miljard jaar na de oerknal – in de vroege dagen van het universum. Hun eigenschappen kunnen nu helpen bij het verduidelijken van de vraag wanneer en hoe deze spiraalvormige structuren voor het eerst werden gevormd.
De Melkweg hoort erbij, ons naburige sterrenstelsel Andromeda en vele anderen in het plaatselijk universum: het zijn allemaal spiraalstelsels met duidelijk gedefinieerde interne structuren die typerend zijn voor deze sterclusters. Dit omvat de centrale uitstulping, een gebied dat op en neer puilt waar sterren bijzonder dicht zijn en geconcentreerd rond een derde van de totale massa van het melkwegstelsel. Ook is het superzware zwarte gat erin verborgen. Vanuit deze uitstulping vormt een platte, roterende interstellaire schijf het hoofdvlak van de melkweg. De sterren op deze schijf zijn niet willekeurig verdeeld, maar zijn eerder geconcentreerd in meerdere armen met een spiraalvorm. Ongeveer 70 procent van alle sterrenstelsels in het plaatselijk universum vertoont deze kenmerken en zijn spiraalstelsels. Maar hoe meer je het universum ingaat, hoe meer je in de verte kijkt en dus in het verleden, hoe zeldzamer het spiraaltype wordt. Dit roept de vraag op wanneer deze sterrenstelsels voor het eerst zijn gevormd.
Een ver sterrenstelsel met twee spiraalarmen
Het nu nieuw ontdekte sterrenstelsel BRI 1335-0417 biedt meer informatie over dit onderwerp. Ze spoorden astronomen Takafumi Tsukui en Satoru Iguchi van het Japanse Nationale Astronomische Observatorium in Tokio op toen ze archiefgegevens van de Atacama Large Millimeter Array / Sub (ALMA) zochten naar bewijs van oude spiraalstelsels. Ze vonden wat ze zochten in het actieve stervormingsstelsel BRI 1335-0417. Terwijl dit melkwegstelsel wordt omgeven door dichte stofwolken in het bereik van lichtgolven, onthulden spectrale analyses van radiogolven uitgezonden door koolstofatomen in de galactische gassen interne structuren. Volgens dit sterrenstelsel heeft dit sterrenstelsel waarschijnlijk twee armen die zich uitstrekken vanaf het centrum van het sterrenstelsel op ongeveer 15.000 lichtjaar afstand in de ruimte. De kenmerken van de spectrale koolstoflijnen geven ook aan dat het sterrenstelsel roteert en dat er een collectieve focus is in het midden van de structuur – mogelijk een centrale uitstulping.
“Ik was verrukt dat ik nog nooit zo’n duidelijk bewijs had gezien van een roterende schijf, spiraal en centrale massastructuur in een verafgelegen melkwegstelsel”, zegt Tsukui. “De kwaliteit van de ALMA-gegevens was zo goed dat ik veel details kon zien, zoals in sommige nabije sterrenstelsels.” Volgens meetgegevens is BRI 1335-0417 ongeveer 12,4 miljard jaar bij ons vandaan. Het bestond eigenlijk ongeveer 1,4 miljard jaar na de oerknal – en is daarmee de oudst bekende vertegenwoordiger van spiraalstelsels, hebben astronomen gerapporteerd. Dit sterrenstelsel was ook aanwezig vóór de piek van kosmische stervorming. Volgens de gegevens was het echter relatief groot en had het een stellaire massa die ongeveer gelijk was aan het huidige Melkwegstelsel. “Voor een melkwegstelsel in het vroege universum was BRI 1335-0417 gigantisch”, zegt Tsukui.
Botsingsresultaat?
Het blijft onduidelijk hoe dit vroege sterrenstelsel groeide en zijn spiraalvorm. Astronomen geloven echter dat een eerdere botsing of directe ontmoeting met een ander, kleiner sterrenstelsel BRI 1335-0417 in zijn spiraalvorm had kunnen brengen. Tuskoy en Iguchi schrijven: “Een kosmische simulatie van het vroege heelal laat zien dat er een spiraalstructuur kan ontstaan in een draaiende schijf wanneer de schijf zich weer ontspant na een fusiegebeurtenis.” Een andere indicator van een dergelijke gebeurtenis zou de hoge stervormingssnelheid in het vroege spiraalstelsel kunnen zijn, omdat de turbulentie en gasstromen die optreden tijdens een dergelijke botsing hen stimuleren. Echter, aangezien de interne structuur van BRI 1335-0417 en zijn rotatiegedrag nu relatief ongestoord lijken, moet deze botsing enige tijd geleden hebben plaatsgevonden, leggen de astronomen uit.
Hoe dit vroege spiraalstelsel zijn vorm kreeg en hoe het zich vervolgens ontwikkelde gedurende de kosmische geschiedenis, kan alleen tot nu toe worden geraden. Onderzoekers hopen echter door verder onderzoek meer te weten te komen over hun lot. “Door de wortels van een spiraalstructuur te traceren, kunnen we de geschiedenis van de vorming van sterrenstelsels beter begrijpen”, zegt Iguchi. Dit levert ook waardevolle informatie op over hoe ons sterrenstelsel is geworden tot wat het nu is.
Quelle: Takafumi Tsukui und Satoru Iguchi (Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan, Tokio), Wetenschap, Doi: 10.1126 / science.abe9680
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”