Bijschrift: Deze diepe afbeelding toont het gebied van de lucht rond de quasar HE0109-3518, nabij het midden van de afbeelding. Cantalupo (UCSC)
Hoe vind je een donker sterrenstelsel? Schijn wat licht op het onderwerp. Van donkere melkwegstelsels - oude sterrenstelsels die weinig tot geen sterren bevatten - wordt verondersteld te bestaan, maar tot nu toe zijn ze niet waargenomen. Een internationaal team van astronomen denkt dat ze deze ongrijpbare objecten hebben gedetecteerd door ze te zien gloeien terwijl ze worden verlicht door een quasar.
Donkere sterrenstelsels zijn kleine, gasrijke sterrenstelsels in het vroege heelal die zeer inefficiënt zijn in het vormen van sterren. Ze worden voorspeld door theorieën over de vorming van sterrenstelsels en worden beschouwd als de bouwstenen van de heldere, met sterren gevulde sterrenstelsels van vandaag. Astronomen denken dat ze grote sterrenstelsels mogelijk hebben gevoed met veel van het gas dat later is gevormd tot de sterren die vandaag de dag bestaan.
Deze donkere sterrenstelsels zijn in wezen verstoken van sterren en geven niet veel licht af, waardoor ze erg moeilijk te detecteren zijn. Al jaren proberen astronomen nieuwe technieken te ontwikkelen die het bestaan van deze sterrenstelsels kunnen bevestigen. Kleine absorptiedips in de spectra van lichtbronnen op de achtergrond wijzen op hun bestaan. Deze nieuwe studie markeert echter de eerste keer dat dergelijke objecten direct worden gezien.
"Onze benadering van het probleem van het detecteren van een donkere melkweg was gewoon om er een helder licht op te laten schijnen", zegt Simon Lilly, van het Institute for Astronomy aan de ETH Zürich, Zwitserland), co-auteur van een nieuw artikel dat is gepubliceerd in de Monthly Notices of de Royal Astronomical Society. 'We zochten naar de fluorescerende gloed van het gas in donkere sterrenstelsels wanneer ze worden verlicht door het ultraviolette licht van een nabijgelegen en zeer heldere quasar. Het licht van de quasar zorgt ervoor dat de donkere sterrenstelsels oplichten in een proces dat lijkt op hoe witte kleren worden verlicht door ultraviolette lampen in een nachtclub. ”
Fluorescentie is de emissie van licht door een stof die wordt verlicht door een lichtbron. Quasars zijn zeer heldere, verre melkwegstelsels, en hun helderheid maakt ze tot krachtige bakens die kunnen helpen de omgeving te verlichten en het tijdperk te doorgronden waarin de eerste sterren en sterrenstelsels zich vormden uit oergas.
Deze video zoomt in op de regio rond de quasar, HE 0109-3518:
Om de extreem zwakke fluorescerende gloed van deze donkere sterrenstelsels te detecteren, gebruikte het team de Very Large Telescope (VLT) en maakte een reeks zeer lange belichtingen, waarbij een gebied van de hemel rond de heldere quasar HE 0109-3518 in kaart werd gebracht. Ze zochten naar het ultraviolette licht dat wordt uitgestoten door waterstofgas wanneer het wordt blootgesteld aan intense straling.
Het team ontdekte bijna 100 gasvormige objecten binnen een paar miljoen lichtjaar van de quasar en beperkte de mogelijke donkere sterrenstelsels tot 12 objecten. Het team zegt dat dit tot nu toe de meest overtuigende identificaties zijn van donkere sterrenstelsels in het vroege heelal.
"Onze waarnemingen met de VLT hebben bewijs geleverd voor het bestaan van compacte en geïsoleerde donkere wolken", zegt Sebastiano Cantalupo van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, hoofdauteur van de paper. "Met deze studie hebben we een cruciale stap gezet in het onthullen en begrijpen van de obscure vroege stadia van de vorming van sterrenstelsels en hoe sterrenstelsels hun gas hebben verkregen."
De astronomen waren ook in staat om enkele eigenschappen van de donkere sterrenstelsels te bepalen en te schatten dat de massa van het gas daarin ongeveer 1 miljard keer zo groot is als die van de zon, typisch voor gasrijke, lichte massa-sterrenstelsels in het vroege heelal . Ze waren ook in staat om te schatten dat de efficiëntie van stervorming wordt onderdrukt met een factor van meer dan 100 in vergelijking met typische stervormende sterrenstelsels die in een vergelijkbaar stadium in de kosmische geschiedenis worden gevonden.
Bron: ESO
