In 1926 ontwikkelde de beroemde astronoom Edwin Hubble een morfologische classificatie van sterrenstelsels. Deze methode verdeelde sterrenstelsels in drie basisgroepen: elliptisch, spiraalvormig en lensvormig. Sindsdien hebben astronomen een aanzienlijke hoeveelheid tijd en moeite gestoken in het uitzoeken hoe sterrenstelsels zich gedurende enkele miljarden jaren ontwikkelen en waarom ze de exacte vormen aannemen die ze uiteindelijk aannemen.
Een van de meest populaire en wijdverbreide hypothesen in dit verband is de hypothese die de verandering in de vorm van sterrenstelsels verklaart als gevolg van hun samensmelting, wanneer compactere clusters van sterren, vastgehouden door wederzijdse zwaartekracht, samensmelten en daardoor in de loop van de tijd de vorm en het uiteindelijke uiterlijk van sterrenstelsels vormen. Volgens een nieuwe studie door een internationaal team van wetenschappers kunnen de vorm en grootte van sterrenstelsels echter worden beïnvloed door het verschijnen van nieuwe sterren in hun centrale gebieden.
De studie werd geleid door postdoctoraal collega Ken-Ichi Tadaki in samenwerking met het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics en de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Om een completer beeld te krijgen van de galactische metamorfose, hebben wetenschappers een reeks waarnemingen gedaan van zeer verre sterrenstelsels.
Evolutiediagram van sterrenstelsels
De studie omvatte het gebruik van meerdere telescopen die astronomen gebruikten om 25 sterrenstelsels te observeren die zich op ongeveer 11 miljard lichtjaar van de aarde bevinden. Op deze afstand hebben wetenschappers melkwegstelsels waargenomen toen ze er 11 miljard jaar geleden precies zo uitzagen, dat wil zeggen ongeveer 3 miljard jaar na de oerknal. Deze tijd wordt door astronomen beschouwd als de periode van piekactiviteit van galactische vorming in het heelal, toen de meeste sterrenstelsels werden gevormd.
“Men geloofde dat massieve elliptische sterrenstelsels werden gevormd door botsingen van galactische schijven. We weten echter niet zeker of alle elliptische sterrenstelsels ooit zijn beïnvloed door zo'n intergalactische gebeurtenis. Wij geloven dat er een alternatieve optie is,”zei Tadaki in een persbericht op de website van het Japanese Astronomical Observatory.
Het vangen van het subtiele licht van deze verre sterrenstelsels bleek een ontmoedigende taak, waarvoor wetenschappers twee op de grond gestationeerde en één ruimtetelescoop moesten gebruiken. Eerst gebruikten ze de 8,2-meter Subaru-telescoop op Hawaï om naar 25 sterrenstelsels te zoeken. De objecten werden vervolgens geobserveerd met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop en de Atacama Large Millimeter-Wave Antenna Array (ALMA) op de grond in Chili.
Hubble ving het licht van sterrenstelsels op om hun vorm te bepalen (die ze 11 miljard jaar geleden hadden), met behulp van ALMA bestudeerden wetenschappers de submillimetergolven die worden uitgezonden door koude stof- en gaswolken, de plaats waar nieuwe sterren werden geboren. Door de resultaten van beide waarnemingen te vergelijken, konden astronomen een gedetailleerd beeld geven van hoe deze sterrenstelsels er 11 miljard jaar geleden uitzagen, toen hun vorm nog aan het veranderen was.
Promotie video:
Waarnemen van een melkwegstelsel op 11 miljard lichtjaar afstand
Wat de wetenschappers ontdekten, bleek erg onthullend. Hubble-afbeeldingen gaven aan dat vroege sterrenstelsels werden gedomineerd door de schijfcomponent in plaats van de centrale balk die we gewend zijn te associëren met spiraalvormige en lensvormige sterrenstelsels. Tegelijkertijd toonden ALMA-beelden aan dat enorme gas- en stofreservoirs nabij het centrum van deze melkwegstelsels kunnen worden gelokaliseerd, waarbinnen zeer actieve stervorming plaatsvindt.
Om de mogelijkheid uit te sluiten dat een dergelijke intense stervorming veroorzaakt kan worden door samensmeltingen van sterrenstelsels, gebruikten de onderzoekers ook gegevens van de Very Large Telescope van ESO, die zich op de Paranal-sterrenwacht in Chili bevindt.
“Hier hebben we sterk bewijs dat dichte galactische kernen kunnen ontstaan zonder galactische botsingen. Ze kunnen ontstaan door zeer actieve stervorming in het hart van de melkweg”, zegt Tadaki.
De resultaten van deze studie zouden astronomen kunnen dwingen om huidige modellen en theorieën van galactische evolutie te heroverwegen, evenals aspecten zoals hoe sterrenstelsels barrières en spiraalarmen ontwikkelen. De verkenning zou ook kunnen leiden tot een herziening van kosmologische modellen van evolutie, om nog maar te zwijgen van de geschiedenis van ons eigen sterrenstelsel.
Wie weet, misschien zal dit astronomen ook dwingen hun voorspellingen te heroverwegen van wat er zou kunnen gebeuren als ons Melkwegstelsel en Andromeda over een paar miljard jaar met elkaar in botsing komen. Hoe meer en dieper wetenschappers in de ruimte kijken, hoe meer verrassingen het biedt. En elke keer dat de waargenomen waarnemingen niet overeenkomen met onze verwachtingen, dwingt dit wetenschappers om de geaccepteerde hypothesen met betrekking tot de evolutie van het heelal te herzien.
Nikolay Khizhnyak