Astronomen hebben twee gigantische sterrenstelsels ontdekt die in het jonge universum bestonden en omgeven zijn door een hele "oceaan" van donkere materie, waarvan de massa triljoenen maal de massa van de zon is, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
“Vroeger dachten we dat het tijdens de jeugd van het heelal werd bewoond door vele kleine sterrenstelsels, die het intergalactische medium geleidelijk ioniseerden en het transparant maakten voor licht en andere vormen van straling. De nieuwste beelden van ALMA hebben ertoe bijgedragen dat dit niet zo is, en verleggen opnieuw de tijd waarin de eerste echt grote sterrenstelsels in het heelal verschenen,”zei Daniel Marrone van de Universiteit van Arizona in Tucson (VS).
De eerste sterrenstelsels verschenen volgens wetenschappers als gevolg van de directe ineenstorting van gigantische gaswolken die ontstonden in de leegte van het heelal als gevolg van kleine onregelmatigheden in de verdeling van materie, gegenereerd door de gravitatie "echo" van het proces van de supersnelle uitdijing van het heelal na de oerknal.
Sommige van deze wolken veranderden in enkele sterrenstelsels, terwijl andere, grotere, de voorouders werden van tientallen en honderden "ster-megasteden", verenigd in clusters en superclusters. Aan het einde van de vorige eeuw suggereerden theoretische astronomen dat de eerste sterrenstelsels die in de eerste miljard jaar van het bestaan van het heelal ontstonden, klein van formaat en massa hadden moeten zijn.
Zoals Murone opmerkt, beginnen deze theorieën in de afgelopen jaren in twijfel te worden getrokken - Hubble, ALMA en andere krachtige telescopen ontdekken voortdurend meer oude en grote sterrenstelsels die bijna tegelijkertijd bestonden toen de eerste sterren verschenen, en het heelal werd volledig transparant en toegankelijk voor observatie.
Marrown en zijn collega's ontdekten per ongeluk een paar gigantische sterrenstelsels die in principe niet in deze theorieën zouden passen toen ze sterren en andere lichtbronnen bestudeerden die werden waargenomen door de SPT-infraroodtelescoop op de Zuidpool. Het belangrijkste doel is om te zoeken naar vervormingen in de microgolf "echo" van de oerknal, die voortkomt uit de interactie met grote clusters van sterrenstelsels.
Elke keer dat de SPT clusters vindt die groot genoeg zijn, meten astronomen hun afstand met de ALMA-microgolftelescoop, die de beweging van zelfs de koudste moleculen kan volgen. Tijdens een van deze routinemetingen ontdekten Murrow en zijn collega's dat het cluster SPT0311-58, dat door SPT werd gevonden in het sterrenbeeld Uren en zich op grote afstand van de aarde bevindt, eigenlijk gigantisch groot is.
Berekeningen tonen aan dat astronomen dit cluster zien in de staat waarin het 13 miljard jaar geleden was, ongeveer 780 miljoen jaar na de oerknal. De cluster bestaat uit twee grote sterrenstelsels, vergelijkbaar in grootte met de Melkweg. Elk van hen is 40 en 270 miljard keer zwaarder dan de zon. Een opmerkelijk deel van deze massa is, zoals wetenschappers opmerken, sterrenstof, waarvan de aanwezigheid in vroege sterrenstelsels astronomen eerder twijfelden.
Promotie video:
De nabijheid van deze sterrenstelsels en de hoge snelheid van gasstromen suggereert op hun beurt dat ze omgeven zijn door een soort "oceaan" van donkere materie, waardoor wordt voorkomen dat sterren en andere clusters van materie "ontsnappen" uit SPT0311-58. Zijn massa is volgens Marrow minstens een biljoen keer die van de zon, en dit zijn de meest conservatieve schattingen.
Zoals opgemerkt door wetenschappers, overschrijden dergelijke waarden de maximale massa voor "bagels" van donkere materie die alle bekende sterrenstelsels omringen. Murrow en collega's hopen dat de ontdekking van andere objecten van vergelijkbare grootte zal helpen bepalen of SPT0311-58 een uitzondering op de regel of een typische bewoner van het jonge universum is.
