Onzichtbare verre sterrenstelsels blijken ‘missing link’

Astronomie Uit welke sterrenstelsels zijn de gigantische elliptische reuzenstelsels ontstaan? Astronomen hebben nu de kandidaten gevonden.

Impressie van het verre sterrenstelsel A2744 YD4. Het licht ervan zoals dat door de ALMA-telescoop is waargenomen, is uitgezonden ongeveer 600 miljoen jaar na het ontstaan van het universum.
Impressie van het verre sterrenstelsel A2744 YD4. Het licht ervan zoals dat door de ALMA-telescoop is waargenomen, is uitgezonden ongeveer 600 miljoen jaar na het ontstaan van het universum. Foto ESO/M. Kornmesser

Astronomen hebben een populatie verre sterrenstelsels opgespoord waarvan het bestaan wel werd vermoed, maar waarvan nog maar enkele exemplaren bekend waren. De stelsels bevatten ongeveer net zoveel massa in de vorm van sterren als onze Melkweg en zijn waarschijnlijk de voorlopers van de allergrootste sterrenstelsels in het heelal.

In grote lijnen zijn astronomen het erover eens dat grote sterrenstelsels zijn ontstaan door samensmeltingen van kleinere stelsels tijdens de eerste twee tot drie miljard jaar na de oerknal. Dat resulteerde onder meer in de vorming van zogeheten elliptische reuzenstelsels.

Galactische kolossen

Om meer te weten te komen over het ontstaan van deze galactische kolossen, moeten sterrenstelsels worden opgespoord waarvan het licht er meer dan tien miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken. Op die manier kunnen astronomen ver terugkijken in de tijd. Wat er tot nu toe aan verre stelsels werd ontdekt, was echter niet massarijk en/of talrijk genoeg om de omvang van de huidige populatie van elliptische reuzenstelsels te kunnen verklaren.

Bij nieuw onderzoek, onder leiding van Tao Wang van de universiteit van Tokio, zijn nu 39 massarijke sterrenstelsels opgespoord die eerder niet als zodanig waren herkend. Het gaat om extreem ‘rode’ stelsels: als je louter kijkt naar ver-ultraviolet tot nabij-infrarood licht zijn ze onzichtbaar, zelfs voor de Hubble-ruimtetelescoop, maar met de infrarood-ruimtetelescoop Spitzer waren ze wél gedetecteerd.

Lees over een chip die astronomen naar oude sterrenstelsels laat kijken: Nieuwe chip ziet 49 tinten infrarood

Wang en collega’s hebben deze sterrenstelsels vervolgens nader bekeken met de veel omvangrijkere ALMA-telescoop in het noorden van Chili, schrijven ze in hun woensdag in Nature verschenen onderzoeksverslag. De waarnemingen wijzen erop dat het om massarijke sterrenstelsels gaat waarin in hoog tempo nieuwe sterren worden gevormd. Dat is een proces waarbij grote hoeveelheden ‘stof’ worden geproduceerd, de term die astronomen gebruiken voor microscopisch kleine deeltjes die uit allerlei moleculen kunnen bestaan.

De nu ontdekte sterrenstelsels lijken talrijk genoeg om de kloof tussen het tot nu toe geringe aantal verre, massarijke stelsels en de snelle opkomst van de nabijere elliptische reuzenstelsels te kunnen dichten. Maar om daar zekerheid over te krijgen, zullen eerst hun afstanden nauwkeuriger moeten worden gemeten – bijvoorbeeld met de in 2021 te lanceren James Webb-ruimtetelescoop.