Een internationaal team van astronomen ontdekte een jong sterrenstelsel dat er veel ouder uitziet. Hiermee tart het de theorie over hoe stelsels worden gevormd.

Volwassen sterrenstelsels zien er anders uit dan jonkies. Zo hebben jonge stelsels geen regelmatig draaiende schijf, geen spiraalarmen en geen bulge: een centrale verdikking bestaande uit een grote groep sterren die zich heeft verzameld rond de kern van het stelsel. Maar de ontdekking van sterrenstelsel ALESS 073.1 doet astronomen zich achter de oren krabben. “Dit sterrenstelsel ziet eruit als een volwassene, terwijl het nog maar een klein kind moet zijn”, zegt sterrenkundige Federico Lelli van de Cardiff University.

Lees ook:

• Met ALMA terug in de tijd kijken
• ALMA brengt stellaire worsteling in beeld
• Nieuwe sterrenstelsels in recordtijd ontdekt

Een ‘blob’

De sterrenkundigen kregen ALESS 073.1 scherp in beeld met de Atacama Large Millimiter/submillimeter Array (ALMA) – het grootste en duurste observatorium ter wereld dat kosmische radiostraling meet. Het bestaat uit 66 schotelantennes verspreid over afstanden tot 16 kilometer op de Chajnantor-hoogvlakte in de Chileense Andes.

Met ALMA achterhaalde het team dat het stelsel op een afstand van z=4.75 staat. Dat is zó ver dat astronomen de afstand niet meer in lichtjaren uitdrukken. “Het licht heeft er 12,5 miljard lichtjaar over gedaan om ons te bereiken, maar het Universum is ondertussen zoveel uitgedijd dat de afstand nu veel groter is”, vertelt sterrenkundige Marcel van Daalen van de Universiteit Leiden. “Zo’n 25,5 miljard lichtjaar. Dat is de voornaamste reden dat we kosmologische afstanden niet uitdrukken in lichtjaar.”

Z=4.75 is ook zó ver weg dat sterrenkundigen zelfs met de geavanceerde ALMA niet de resolutie hebben om spiraalarmen en dergelijke direct te kunnen zien, vervolgt de astronoom. “We zien niet veel meer dan een ‘blob’.”

“Dit sterrenstelsel ziet eruit als een volwassene, terwijl het nog maar een klein kind moet zijn.”

Astronoom Federico Lelli

Blauw- en roodverschuiving

Hoe konden ze dan toch te weten komen hoe het sterrenstelsel eruitziet? Van Daalen: “De onderzoekers deden dit door te kijken naar het licht dat uitgezonden werd op en rond een specifieke frequentie, in dit geval 158 micrometer.” Die golflengte kan ALMA goed waarnemen en wordt vaak uitgezonden door gas dat sterren kan vormen, interessant om waar te nemen voor een jong stelsel dat daar nog veel van heeft.

Als het deel van het sterrenstelsel dat dit licht uitzendt naar ons toe beweegt, dan wordt de uitgezonden frequentie iets lager dan 158 micrometer (blauwverschuiving), en als het van ons weg beweegt wat hoger (roodverschuiving), legt Van Daalen uit. “Door de frequentie van het licht te bekijken in verschillende delen van het sterrenstelsel, konden ze een kaart maken van de beweging binnen het stelsel in onze kijkrichting.”

Dit is weergegeven in onderstaande figuur. Je ziet hier een scherpe verdeling tussen het deel van het sterrenstelsel dat van ons weg beweegt (rood) en wat naar ons toe beweegt (blauw). Van Daalen: “Dat betekent dat het stelsel voornamelijk bestaat uit een ronddraaiende schijf.” Een eigenschap die juist werd toegekend aan veel oudere stelsels.

Op de schop

De astronomen berekenden ook dat de draaisnelheid het grootst is dichtbij het centrum van het sterrenstelsel. Dat betekent dat de kern van het stelsel een hoge sterdichtheid heeft: een bulge. “Over spiraalarmen valt niet direct iets te zeggen, maar deze zijn haast onvermijdelijk in een stelsel met een ronddraaiende schijf en veel stervorming”, zegt Van Daalen.

Het jonge sterrenstelsel voldoet dus niet aan het stereotiepe beeld van een jong, maar eerder aan dat van een volwassen stelsel. Astronoom Filippo Fraternali van de Rijksuniversiteit Groningen zegt daarover: “Het wordt steeds duidelijker dat ons begrip van de vorming van sterrenstelsels op de schop moet, want de huidige modellen voorspellen dat deze jonge stelsels heel chaotisch zouden moeten zijn, maar onze waarnemingen tonen een rustig en regelmatig ‘volwassen’ stelsel.”

De bevindingen zijn gepubliceerd in vakblad Science.

Bronnen: Science, Cardiff University via EurekAlert!, Astronomie.nl, Marcel van Daalen

Beeld: ALMA/W. Garnier

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!