Britse en Amerikaanse astronomen hebben de Spitzer-ruimtetelescoop en de Hubble-ruimtetelescoop gebruikt om licht te detecteren dat afkomstig is van de eerste sterren die zich vormen in enkele van de verste sterrenstelsels die tot nu toe zijn gezien. Dr. Andrew Bunker (Universiteit van Exeter), die woensdag 6 april tijdens de RAS National Astronomy Meeting in Birmingham sprak, zal nieuw bewijs bespreken dat de vorming van de eerste sterrenstelsels mogelijk eerder is begonnen dan eerder werd gedacht.
Dit observationele werk met infraroodbeelden van de Spitzer-ruimtetelescoop is essentieel, omdat theoretische voorspellingen voor de geschiedenis van stervorming in het vroege heelal zeer onzeker zijn. Het team, geleid door Bunker en afgestudeerde student Laurence Eyles (Universiteit van Exeter), gebruikte Hubble-ruimtetelescoopgegevens om verre sterrenstelsels te identificeren die geschikt waren voor verder onderzoek. Vervolgens analyseerden ze gearchiveerde beelden die op infraroodgolflengten waren gemaakt met NASA's Spitzer-ruimtetelescoop.
Deze beelden, verkregen als onderdeel van het Great Observatory Origins Deep Survey (GOODS) -project en het Hubble Ultra Deep Field (UDF), bedekten een deel van de zuidelijke hemel dat bekend staat als het sterrenbeeld Fornax (de oven). We gebruikten de beelden van het Hubble Ultra Deep Field om objecten te identificeren die waarschijnlijk melkwegstelsels zijn, 95 procent van de weg door het waarneembare heelal, legde Bunker uit. Deze beelden zijn tot nu toe ons meest gevoelige beeld van het heelal en ze hebben ons in staat gesteld de zwakste objecten tot nu toe te ontdekken. Tussenliggende gaswolken absorbeerden het licht dat ze uitzonden op zichtbare golflengten lang voordat het de aarde bereikte, maar hun infraroodlicht kan nog steeds worden gedetecteerd - en het zijn hun infraroodkleuren die de onderzoekers ertoe brachten te geloven dat ze op zulke enorme afstanden liggen.
De 10 meter lange Keck-telescopen op Hawaï, de grootste optische telescopen ter wereld, bevestigden hun extreme afgelegen ligging. We hebben bewezen dat deze sterrenstelsels inderdaad tot de verste behoren met behulp van de Keck-telescopen om een spectrum te nemen, zei Dr. Elizabeth Stanway (University of Wisconsin-Madison).
De Keck-spectra toonden aan dat de sterrenstelsels roodverschuivingen hebben van ongeveer zes, wat betekent dat ze zo ver weg zijn dat het licht van hen ongeveer 13 miljard jaar heeft geduurd om ons te bereiken. Telescopen laten ze zien zoals ze waren toen het heelal nog geen miljard jaar oud was - acht miljard jaar voordat de aarde en de zon zich vormden.
De volgende stap was om meer te weten te komen over de sterren in deze verste melkwegstelsels door nieuwe infraroodbeelden van dit gebied in de ruimte te bestuderen die Spitzer had gemaakt. De Hubble-beelden vertellen ons over de pasgeboren sterren, maar de nieuwe infraroodbeelden die met de Spitzer-ruimtetelescoop zijn gemaakt, geven ons extra informatie over het licht dat afkomstig is van oudere sterren in deze verre sterrenstelsels, zei Laurence Eyles, die de Spitzer-beelden van deze objecten in het kader van zijn promotieonderzoek bij Exeter.
Dit is erg belangrijk, omdat het ons vertelt dat sommige van deze sterrenstelsels al 300 miljoen jaar oud zijn als het heelal nog erg jong is. Het zou kunnen dat dit enkele van de eerste sterrenstelsels waren die werden geboren, zei Michelle Doherty (Institute of Astronomy, Cambridge). Met behulp van de Spitzer-beelden kon het team de sterren in deze sterrenstelsels wegen door het sterrenlicht te bestuderen. Het lijkt erop dat in een paar gevallen deze vroege sterrenstelsels bijna net zo massief zijn als sterrenstelsels die we tegenwoordig om ons heen zien, wat een beetje verrassend is als de theorie is dat sterrenstelsels klein beginnen en groeien door in botsing te komen en samen te smelten met andere sterrenstelsels, zei Dr. Mark Lacy (Spitzer Science Center).
De echte puzzel is dat deze sterrenstelsels al behoorlijk oud lijken te zijn toen het heelal nog maar ongeveer 5 procent van zijn huidige leeftijd was, zei professor Richard Ellis van Caltech. Dit betekent dat stervorming heel vroeg in de geschiedenis van het heelal moet zijn begonnen - eerder dan eerder werd aangenomen. Het licht van deze eerste sterren om te ontbranden, had de donkere middeleeuwen van het heelal kunnen beëindigen toen de sterrenstelsels voor het eerst werden ingeschakeld. Het is waarschijnlijk ook dat het gas tussen de sterrenstelsels door sterrenlicht is gestraald - de reionisatie die door de WMAP-satelliet in de kosmische microgolfachtergrond is gedetecteerd.
De resultaten van WMAP en de Hubble Ultra Deep Field vullen het nieuwe werk van het Bunkers-team aan met de Spitzer-gegevens. Alles bij elkaar suggereren ze dat de donkere middeleeuwen ergens tussen 200 en 500 miljoen jaar na de oerknal, toen de eerste sterren werden geboren, eindigden.
Een paper over deze resultaten is ingediend voor publicatie in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Oorspronkelijke bron: RAS News Release
