ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al./ESO/J. Dunlop et al. Ack.: CASU, CALET

Kosmische rariteit: een draaiend schijfstelsel op recordafstand

Gepubliceerd op 07 oktober 2024

Onderzoekers hebben het tot nu toe verste Melkweg-achtige sterrenstelsel ontdekt. Dit schijfstelsel, REBELS-25, ziet er net zo ordelijk uit als de huidige sterrenstelsels, maar we zien het zoals het was toen het heelal pas 700 miljoen jaar oud was. Dat is verrassend omdat zulke vroege sterrenstelsels er naar verwachting chaotischer uit zouden moeten zien. Leidse astronomen Lucie Rowland en Jacqueline Hodge vertellen over hun ontdekking.

De sterrenstelsels die we tegenwoordig kennen, hebben een lange ontwikkeling achter de rug ten opzichte van hun chaotische, klonterige tegenhangers die astronomen doorgaans in het vroege heelal waarnemen. ‘Ons begrip van de vorming van sterrenstelsels zegt ons dat de meeste vroege sterrenstelsels er nogal rommelig uitzien’, zegt Jacqueline Hodge.

Deze vroege sterrenstelsels versmelten met elkaar en evolueren vervolgens in een ongelooflijk traag tempo tot gelijkmatigere structuren. De bestaande theorieën wijzen erop dat het miljarden jaren duurt voordat een sterrenstelsel zo ordelijk is als ons eigen Melkwegstelsel – een draaiende schijf met nette spiraalarmen. Maar de ontdekking van REBELS-25 brengt deze tijdschaal aan het wankelen.

Te netjes voor een jong sterrenstelsel?

De draaiing en structuur van REBELS-25 is ontdekt met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, waar de Zuidelijke Europese Sterrenwacht (ESO) partner van is. Uit de waarnemingen blijkt dat REBELS-25 het verste sterk roterende schijfstelsel is dat ooit is ontdekt. Het licht dat we van dit sterrenstelsel zien, stamt uit de tijd dat het heelal nog maar 700 miljoen jaar oud was – slechts vijf procent van de huidige leeftijd (13,8 miljard jaar). Daarom is de ordelijke rotatie van REBELS-25 verrassend.

‘De ontdekking van een sterrenstelsel dat zo veel overeenkomsten vertoont met onze eigen Melkweg en duidelijk roteert, roept vragen op’, aldus hoofdauteur Lucie Rowland. ‘Het komt niet overeen met ons huidige begrip van hoe snel sterrenstelsels in het vroege heelal evolueren tot de geordende sterrenstelsels van nu.’

‘Alleen ALMA is geschikt voor deze taak’

REBELS-25 werd in eerste instantie ontdekt bij eerdere waarnemingen door hetzelfde team, eveneens uitgevoerd met ALMA. Ook toen leken de metingen te duiden rotatie, maar de gegevens waren niet nauwkeurig genoeg om daar zekerheid over te geven. Daarom deed het team vervolgwaarnemingen met ALMA met een hogere resolutie. Deze metingen hebben het recordkarakter van het sterrenstelsel bevestigd. ‘ALMA is de enige telescoop die voldoende gevoeligheid en oplossend vermogen heeft om dit te kunnen’, zegt mede-auteur Renske Smit van de Liverpool John Moores Universiteit (Verenigd Koninkrijk).

Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Het linker beeld toont hoe koud gas in het sterrenstelsel is verdeeld, met aanwijzingen van een langgerekte balkstructuur in het centrum. Rechts de beweging van koud gas in het sterrenstelsel. Blauwe kleuren geven beweging richting de aarde aan en rood de beweging van de aarde af, waarbij een donkerder schaduw snellere beweging vertegenwoordigt. In dit geval laat de rood-blauwe scheiding in de afbeelding duidelijk zien dat het object roteert: dit maakt REBELS-25 het meest verre roterende schijfsterrenstelsel dat ooit is ontdekt. Beeld: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al.

Zetten spiraalarmen ons begrip op z’n kop?

Verrassend genoeg bevatten de ALMA-gegevens ook aanwijzingen voor meer ontwikkelde kenmerken zoals onze Melkweg die vertoont. Bijvoorbeeld een centrale langwerpige balk en zelfs spiraalarmen, al zijn er meer waarnemingen nodig om dit te bevestigen. ‘Het zou fascinerend zijn als we bewijs zouden vinden voor nog verder ontwikkelde structuren. Dan omdat dit dan het verste sterrenstelsel tot nu toe met dit soort kenmerken,’ aldus Rowland.

De toekomstige waarnemingen van REBELS-25 en andere ontdekkingen van vroege roterende sterrenstelsels kunnen ons begrip van de vroegere vorming van sterrenstelsels en de evolutie van het heelal nog weleens op zijn kop zetten.

Samenwerking

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z=7.31’, dat in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society verschijnt.

De waarnemingen zijn gedaan als onderdeel van het ALMA Large Program REBELS (Reionization Era Bright Emission Lines Survey).

Verder lezen

REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z=7.31. Door: Lucie E. Rowland, Jacqueline Hodge, Rychard Bouwens, Pavel Mancera Piña, Alexander Hygate, Hiddo Algera, Manuel Aravena, Rebecca Bowler, Elisabete da Cunha, Pratika Dayal, Andrea Ferrara, Thomas Herard-Demanche, Hanae Inami, Ivana van Leeuwen, Ilse de Looze, Pascal Oesch, Andrea Pallottini, Siân Phillips, Matus Rybak, Sander Schouws, Renske Smit, Laura Sommovigo, Mauro Stefanon & Paul van der Werf.  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.06025

 

Dit artikel verscheen als persbericht op astronomie.nl.