Het centrum van ons Melkwegstelsel. Klik om te vergroten
Astronomen bestuderen nabijgelegen "lichtgevende infraroodstelsels" om een beter idee te krijgen van hoe extreem verre sterrenstelsels eruit zouden kunnen zien. Sommige van deze sterrenstelsels zijn 1/50 van de grootte van de Melkweg (2000 lichtjaar in doorsnede), maar ze hebben dezelfde hoeveelheid gas. Dit dicht opeengepakte gas veroorzaakt een vrijwel constante stervorming en voedt superzware zwarte gaten. Zo zag het vroege heelal er waarschijnlijk uit.
Als je niet naar het pittoreske zand van Waikiki Beach kunt reizen, kun je altijd het beste doen en een lokale kust bezoeken. Beide 'hotspots' krijgen veel zon.
Astronomen gebruiken een vergelijkbare sightseeingtactiek en bestuderen nabijgelegen extreme sterrenstelsels die bekend staan als "lichtgevende infraroodstelsels" om meer te weten te komen over hun verre tegenhangers in het vroege heelal. Astronoom Christine Wilson (Smithsonian Astrophysical Observatory / McMaster University) en haar collega's hebben enkele verrassende overeenkomsten gevonden tussen deze extreme sterrenstelsels en hun alledaagse neven zoals de Melkweg.
'Deze sterrenstelsels zijn in sommige opzichten ongebruikelijk, maar in andere verrassend normaal', zei Wilson. "Het zijn net gigantische sequoia's - ze zien er spectaculair uit, maar groeien uit hetzelfde vuil als je basisstruik."
Wilson presenteerde de bevindingen van haar team vandaag tijdens een persconferentie op de 208e bijeenkomst van de American Astronomical Society.
Lichtgevende en ultralichte infraroodstelsels zijn eilanden van sterren en stof die het overgrote deel (90-99 procent) van hun licht uitstralen bij lange infraroodgolflengten. Alle bekende voorbeelden tonen bewijs voor interacties en fusies van sterrenstelsels die ze oproeren. Gas en stof crashen samen in de centra van deze sterrenstelsels, wat enorme stervormingsuitbarstingen voedt of gigantische centrale zwarte gaten voedt.
'Alle actie in deze sterrenstelsels vindt plaats in hun centra', zei Wilson.
Vergelijkbare interacties kwamen veel vaker voor in het vroege universum, toen sterrenstelsels dichter bij elkaar lagen. Waarnemingen hebben vele voorbeelden van extreme sterrenstelsels op afstanden van 8 tot 10 miljard lichtjaar ontdekt. Op die grote afstanden is gedetailleerd onderzoek moeilijk met de huidige instrumenten, vandaar de belangstelling van astronomen voor hun nabije tegenhangers.
Om deze galactische 'hotspots' te onderzoeken, gebruikten Wilson en haar collega's de Smithsonian's Submillimeter Array. De hoge ruimtelijke resolutie van de array was cruciaal voor deze studie, waardoor het team galactische centra kon onderzoeken waar de meeste stervorming plaatsvindt.
"Sommige van deze sterrenstelsels hebben evenveel gas als de Melkweg in een gebied van slechts 2000 lichtjaar in doorsnee - een vijftigste (1/50) zo groot als onze Melkweg", legt Wilson uit.
Ongeveer driekwart van de tijd drijft dat gas uitbarstingen van stervorming aan. In andere gevallen voedt het gas een gigantisch zwart gat. Hoe dan ook, er wordt veel energie in het infrarood gepompt.
Wilson en haar collega's bepaalden de totale hoeveelheden gas en stof binnen elk van de vijf meest lichtgevende sterrenstelsels die ze bestudeerden. Ze verdeelden de twee getallen om de gas-stofverhouding te berekenen.
Melkwegstelsels zoals de Melkweg bevatten doorgaans ongeveer 100 keer meer gas dan stof. Verrassend genoeg vertoonden de extreme infraroodstelsels vergelijkbare waarden.
"Gezien hun ongebruikelijke omgeving, weet ik niet zeker of ik een normale gas-stofverhouding had verwacht", zei Wilson. "Het feit dat we een normale waarde zien, suggereert niet alleen dat onze massaberekeningen correct zijn, maar ook dat deze sterrenstelsels meer op die van ons lijken dan we misschien hadden geraden."
Lichtgevende infraroodstelsels vertonen ook enkele interessante verschillen met hun neven in het vroege heelal. Verre sterrenstelsels zijn bijvoorbeeld doorgaans 10 keer helderder in moleculaire emissies, wat aangeeft dat ze meer gas bevatten. Dat gas heeft ook de neiging sneller te bewegen, wat bewijst dat de sterrenstelsels zwaarder zijn. Het meest interessante is dat verre verre sterrenstelsels groter lijken te zijn, wat suggereert dat de gasdichtheid in deze verre sterrenstelsels zelfs lager kan zijn, ondanks hun grotere totale hoeveelheid gas.
Toekomstig werk van Wilson en haar team zal zich richten op het bepalen hoe de eigenschappen van sterrenstelsels veranderen naarmate interacties en fusies in de loop van de tijd toenemen.
Het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), met hoofdkantoor in Cambridge, Massachusetts, is een gezamenlijke samenwerking tussen het Smithsonian Astrophysical Observatory en het Harvard College Observatory. CfA-wetenschappers, georganiseerd in zes onderzoeksdivisies, bestuderen de oorsprong, evolutie en het uiteindelijke lot van het universum.
Oorspronkelijke bron: CfA News Release
