Een nauwkeurige illustratie van jonge sterrenstelsels op twee <vijf miljard lichtjaar afstand Klik om te vergroten / a>
Astronomen hebben duidelijke aanwijzingen gevonden dat klonten donkere materie de voedingsbodem zijn voor pasgeboren sterrenstelsels op ongeveer twaalf miljard lichtjaar afstand. Een enkel nest donkere materie kan verschillende jonge sterrenstelsels voeden. Deze resultaten van onderzoekers van het Space Telescope Science Institute, het National Astronomical Observatory of Japan en de University of Tokyo bevestigen voorspellingen van de momenteel dominante theorie van de kosmologie die bekend staat als het Cold Dark Matter-model.
Recente studies suggereren dat donkere materie de gewone materie met een factor zeven weegt. Hoewel donkere materie niet rechtstreeks door een telescoop kan worden gezien, onthult het zich aan astronomen door zijn sterke aantrekkingskracht op nabijgelegen sterren en gas, en zelfs sterrenstelsels.
Melkwegstelsels zijn vaak bij elkaar geclusterd en hoe ze clusteren, wordt meestal bepaald door de zwaartekracht.
Door te bestuderen hoe sterrenstelsels clusteren, is het mogelijk om te bepalen hoe donkere materie wordt verspreid en hoe dit de geboorte en groei van sterrenstelsels beïnvloedt. Vroeger was het buitengewoon moeilijk om de clustering van jonge sterrenstelsels te bestuderen. Jonge sterrenstelsels lijken zwak vanwege hun grote afstanden, en het was een observerende uitdaging om er genoeg van te vinden om te bestuderen hoe ze clusteren.
Masami Ouchi van het Space Telescope Science Institute en collega's gebruikten de Subaru-telescoop en zijn Suprime-Cam-camera om een deel van de hemel in het sterrenbeeld Cetus (de Walvis) te bestuderen, het Subaru / XMM-Newton Deep Survey Field (SXDS). Dit stukje hemel beslaat een gebied dat vijf keer zo groot is als de volle maan. Door diepe en gevoelige beelden van het veld te maken in drie kleuren zichtbaar licht, kon het SXDS-team ongeveer zeventienduizend (17.000) jonge sterrenstelsels op twaalf miljard lichtjaar afstand vinden. Dit aantal is tien keer groter dan eerdere studies van zulke jonge sterrenstelsels.
Op basis van deze gegevens ontdekte het team dat:
1) Er zijn veel sterrenstelsels met een afstand van minder dan achthonderdduizend (800.000) lichtjaren.
2) Zelfs op grote afstanden zijn sterrenstelsels sterk geclusterd.
Beide resultaten worden verwacht als de sterrenstelsels zijn genesteld in bosjes donkere materie. Het SXDS-team vergeleek de observatieresultaten in detail met theoretische voorspellingen gebaseerd op een Cold Dark Matter-model van teamlid Takashi Hamana en ontdekte dat de gemiddelde massa donkere materienesten maar liefst zeshonderd miljard (600.000.000.000) zonnen weegt, en dat een enkele klomp donkere materie herbergt meerdere jonge sterrenstelsels.
Onafhankelijk gebruikten Nobunari Kashikawa van het National Astronomical Observatory of Japan en collega's ook Subaru's Suprime-Cam-camera om een hemelgebied te bestuderen in het sterrenbeeld Coma Berenices (Berenice's Hair), het Subaru Deep Field (SDF). Dit veld is slechts zo groot als één volle maan, maar de beschikbare gegevens zijn twee keer zo gevoelig als de SXDS-veldgegevens. Het SDF-team vond ongeveer vijfduizend (5.000) jonge sterrenstelsels op een afstand van twaalf miljard lichtjaar en achthonderd (800) zelfs jongere sterrenstelsels op een afstand van twaalf miljard vijfhonderd miljoen lichtjaren. Het SDF-team kon ook de identiteit van de jonge sterrenstelsels dubbel controleren door spectrale gegevens van de sterrenstelsels te nemen met de Subaru- en Keck-telescopen. Het SDF-team verkreeg onafhankelijk de hierboven beschreven resultaten 1) +2) en concludeerde dat sommige enkele klonten donkere materie meerdere jonge sterrenstelsels herbergen. In de SDF-afbeeldingen is het mogelijk om verschillende pasgeboren sterrenstelsels in een klein gebied bij elkaar te zien. Door de SDF-gegevens in detail te vergelijken met zeer nauwkeurige computersimulaties van de groei van klonten in Cold Dark Matter door teamlid Masahiro Nagashima van de Kyoto-universiteit, concludeert het SDF-team dat zwaardere klonten donkere materie helderdere sterrenstelsels hebben en dat deze voorkeur leidt tot de correlaties gevonden in echte observatie.
De twee teams hebben samen het eerste concrete bewijs gevonden dat jonge sterrenstelsels in het vroege heelal zich nestelen in klonten donkere materie en dat een enkele klomp donkere materie verschillende jonge melkwegstelsels voedt. Beide teams hebben geprofiteerd van het unieke vermogen van de Subaru-telescoop om diep gevoelige beelden te maken over een groot luchtruim.
Oorspronkelijke bron: NAOJ-persbericht
