Hoe verberg je zoiets groots en helders als een sterrenstelsel? Je verstikt het in kosmisch stof. De Spitzer-ruimtetelescoop van NASA zag door dergelijk stof een verborgen populatie van monsterlijk heldere sterrenstelsels op ongeveer 11 miljard lichtjaar afstand blootleggen.
Deze vreemde sterrenstelsels behoren tot de meest stralende in het universum en schijnen met het equivalent licht van 10 biljoen zonnen. Maar ze zijn zo ver weg en zo doordrenkt van stof, het kostte Spitzer's zeer gevoelige infraroodogen om ze te vinden.
"We zien sterrenstelsels die in wezen onzichtbaar zijn", zegt Dr. Dan Weedman van Cornell University, Ithaca, N.Y., co-auteur van de studie die de ontdekking beschrijft, gepubliceerd in het huidige nummer van de Astrophysical Journal Letters. “Afgelopen infraroodmissies duidden op de aanwezigheid van even stoffige sterrenstelsels meer dan 20 jaar geleden, maar die sterrenstelsels waren dichterbij. We moesten wachten tot Spitzer ver genoeg in het verre universum tuurde om deze te vinden. '
Waar komt al dat stof vandaan? Het antwoord is niet helemaal duidelijk. Stof wordt geproduceerd door sterren, maar het is niet bekend hoe het stof rond de sterrenstelsels is terechtgekomen. Een ander mysterie is de uitzonderlijke helderheid van de sterrenstelsels. Astronomen speculeren dat een nieuw soort ongewoon stoffige quasars, de meest lichtgevende objecten in het universum, mogelijk op de loer ligt. Quasars zijn als gigantische gloeilampen in de centra van sterrenstelsels, aangedreven door enorme zwarte gaten.
Astronomen zouden ook willen bepalen of stoffige, heldere sterrenstelsels zoals deze uiteindelijk zijn geëvolueerd naar zwakkere, minder duistere sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg. "Het is mogelijk dat sterren zoals onze zon opgroeiden in stoffigere, helderdere buurten, maar we weten het echt niet. Door deze sterrenstelsels te bestuderen, krijgen we een beter beeld van de geschiedenis van ons eigen sterrenstelsel '', zegt Cornell's Dr. James Houck, hoofdauteur van de studie.
Het door Cornell geleide team heeft eerst een deel van de nachtelijke hemel gescand op tekenen van onzichtbare sterrenstelsels met behulp van een instrument op Spitzer, de multiband-fotometer. Het team vergeleek vervolgens de duizenden sterrenstelsels in deze infraroodgegevens met de diepst beschikbare op de grond gebaseerde optische beelden van hetzelfde gebied, verkregen door de National Optical Astronomy Observatory Deep Wide-Field Survey. Dit leidde tot de identificatie van 31 sterrenstelsels die alleen door Spitzer kunnen worden gezien. "Dit grote gebied kostte ons vele maanden om vanaf de grond te onderzoeken", zei Dr. Buell Jannuzi, co-hoofdonderzoeker van de Deep Wide-Field Survey, "dus de stoffige sterrenstelsels die Spitzer ontdekte, zijn echt naalden in een kosmische hooiberg."
Verdere waarnemingen met Spitzer's infraroodspectrograaf toonden de aanwezigheid van silicaatstof aan in 17 van deze 31 sterrenstelsels. Silicaatstofkorrels zijn planetaire bouwstenen zoals zand, maar dan kleiner. Dit is het verst terug in de tijd dat silicaatstof rond een sterrenstelsel is ontdekt. "Het vinden van silicaatstof in dit zeer vroege tijdperk is belangrijk om te begrijpen wanneer planetaire systemen zoals die van ons zijn ontstaan in de evolutie van sterrenstelsels", zegt dr. Thomas Soifer, co-auteur van de studie, directeur van het Spitzer Science Center, Pasadena, Californië, en hoogleraar natuurkunde aan het California Institute of Technology, ook in Pasadena.
Dit silicaatstof hielp astronomen ook om te bepalen hoe ver de sterrenstelsels van de aarde verwijderd zijn. "We kunnen het licht van een ver sterrenstelsel met een spectrograaf uit elkaar halen, maar alleen als we een herkenbare handtekening van een mineraalachtig silicaat zien, kunnen we de afstand tot dat sterrenstelsel achterhalen," zei Soifer.
In dit geval dateerden de sterrenstelsels uit een tijd dat het universum slechts drie miljard jaar oud was, minder dan een kwart van zijn huidige leeftijd van 13,5 miljard jaar. Sterrenstelsels die vergelijkbaar zijn in stoffigheid, maar veel dichter bij de aarde, werden voor het eerst gesuggereerd in 1983 via waarnemingen van de gezamenlijke NASA-European Infrared Astronomical Satellite. Later nam de Infrared Space Observatory van de European Space Agency zwakke vergelijkbare objecten in de buurt op. Er was Spitzer's verbeterde gevoeligheid voor nodig, 100 keer groter dan eerdere missies, om eindelijk de stoffige sterrenstelsels op grote afstanden op te zoeken.
De Deep Wide-Field Survey van de National Optical Astronomy Observatory gebruikte de 4 meter (13 voet) telescoop van de National Science Foundation bij de Kitt Peak National Observatory, ten zuidwesten van Tucson, Ariz.
NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, beheert de Spitzer Space Telescope-missie voor NASA's Directoraat Wetenschapsmissie, Washington, D.C. De wetenschappelijke operaties worden uitgevoerd in het Spitzer Science Center. JPL is een divisie van Caltech. De infraroodspectrograaf is gebouwd door Ball Aerospace Corporation, Boulder, Colo. En Cornell; de ontwikkeling ervan werd geleid door Houck. De multiband-fotometer werd gebouwd door Ball Aerospace Corporation, de Universiteit van Arizona, Tucson, Ariz., En Boeing North American, Canoga Park, Californië; de ontwikkeling ervan werd geleid door Dr. George Rieke van de Universiteit van Arizona.
De Infraroodastronomische Satelliet was een gezamenlijke inspanning van NASA, de Science and Engineering Research Council, Verenigd Koninkrijk en de Nederlandse Dienst voor Luchtvaartprogramma's, Nederland.
Opvattingen, afbeeldingen en aanvullende informatie van de kunstenaar over de Spitzer-ruimtetelescoop zijn beschikbaar op http://www.spitzer.caltech.edu.
Oorspronkelijke bron: Spitzer News Release
