Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop en de Very Large Telescope (VLT) hebben astronomen teruggekeken om het verste sterrenstelsel tot nu toe te vinden. "We observeren een melkwegstelsel dat in wezen bestond toen het heelal nog maar ongeveer 600 miljoen jaar oud was, en we kijken naar deze melkweg - en het heelal - 13,1 miljard jaar geleden", zei Dr. Matt Lehnert van het Observatoire de Paris, die is de hoofdauteur van een nieuw artikel in Nature. 'De omstandigheden waren toen heel anders. Het basisbeeld waarin deze ontdekking is ingebed, is dat dit het tijdperk is waarin het heelal van grotendeels neutraal naar in wezen geïoniseerd is gegaan. '
Lehnert en een internationaal team gebruikten de VLT om vervolgwaarnemingen van de melkweg te doen - UDFy-38135539 genaamd - die Hubble-waarnemingen in 2009 hadden onthuld. De astronomen analyseerden de zeer zwakke gloed van de melkweg om de afstand en de leeftijd te meten. Dit zijn de eerste bevestigde waarnemingen van een sterrenstelsel waarvan het licht opkomt uit de reionisatie van het heelal.
De reionisatieperiode is ongeveer de verste tijd terug die astronomen kunnen waarnemen. De Big Bang, 13,7 miljard jaar geleden, creëerde een heet, duister universum. Zo'n 400.000 jaar later koelden de temperaturen af, voegden elektronen en protonen zich samen om neutraal waterstof te vormen en verdween de duisternis. Enige tijd vóór 1 miljard jaar na de oerknal begon neutrale waterstof sterren te vormen in de eerste sterrenstelsels, die energie uitstraalden en de waterstof weer veranderden in geïoniseerd. Hoewel het niet de dikke plasmasoep was van de eerdere periode net na de oerknal, begon deze vorming van sterrenstelsels het tijdperk van de reionisatie, waardoor de ondoorzichtige waterstofmist die de kosmos in deze vroege tijd vulde, werd opgeruimd.
'De hele geschiedenis van het heelal is afkomstig van de reionisatie', zei Lehnert tijdens een online persconferentie. 'De donkere materie die het heelal doordringt, begon het gas mee te slepen en vormde de eerste sterrenstelsels. Toen de sterrenstelsels zich begonnen te vormen, werd het heelal gereïoniseerd. '
UDFy-38135539 is ongeveer 100 miljoen lichtjaar verder verwijderd dan het vorige verste object, een gammastraaluitbarsting.
Het bestuderen van deze eerste sterrenstelsels is buitengewoon moeilijk, zei Lehnert, aangezien het zwakke licht voornamelijk in het infrarode deel van het spectrum valt omdat de golflengte ervan is uitgerekt door de uitdijing van het heelal - een effect dat bekend staat als roodverschuiving. In de tijd van minder dan een miljard jaar na de oerknal absorbeerde de waterstofmist die het heelal doordrong het felle ultraviolette licht van jonge sterrenstelsels.
De nieuwe Wide Field Camera 3 op de NASA / ESA Hubble-ruimtetelescoop ontdekte in 2009 verschillende kandidaat-objecten en met 16 uur observatie met behulp van de VLT kon het team de zeer zwakke gloed van waterstof detecteren bij een roodverschuiving van 8.6.
Het team gebruikte het SINFONI infrarood spectroscopisch instrument op de VLT en een zeer lange belichtingstijd.
"Het meten van de roodverschuiving van het verste sterrenstelsel tot nu toe is op zichzelf al heel spannend", zegt co-auteur Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale), "maar de astrofysische implicaties van deze detectie zijn nog belangrijker. Dit is de eerste keer dat we zeker weten dat we naar een van de sterrenstelsels kijken die de mist opruimden die het zeer vroege heelal had gevuld. '
Een van de verrassende dingen van deze ontdekking is dat de gloed van UDFy-38135539 op zichzelf niet sterk genoeg lijkt om de waterstofmist op te ruimen. "Er moeten andere sterrenstelsels zijn, waarschijnlijk zwakkere en minder massieve metgezellen in de buurt van UDFy-38135539", zegt co-auteur Mark Swinbank van Durham University, "die ook heeft bijgedragen aan het transparant maken van de ruimte rond de melkweg. Zonder deze extra hulp zou het licht van de melkweg, hoe briljant ook, vastzitten in de omringende waterstofmist en hadden we het niet kunnen detecteren. ”
Bronnen: ESO, persbriefing
