Het Melkwegstelsel, met een diameter van 100.000 tot 180.000 lichtjaar (31 - 55 kiloparsecs) en 100 tot 400 miljard sterren, is zo immens dat het de geest verbijstert. En toch, als het gaat om de grootschalige structuur van het heelal, is ons sterrenstelsel slechts een druppel in de emmer. Verderop hebben astronomen opgemerkt dat sterrenstelsels clusters vormen, die op hun beurt superclusters vormen - de grootste bekende structuren in het heelal.
De supercluster waarin ons sterrenstelsel zich bevindt, staat bekend als de Laniakea Supercluster, die 500 miljoen lichtjaar beslaat. Maar dankzij een nieuwe studie door een team van Indiase astronomen is er zojuist een nieuwe supercluster geïdentificeerd die alle voorheen bekende te schande maakt. Deze supercluster, bekend als Saraswati, heeft een diameter van meer dan 650 miljoen lichtjaar (200 megaparsecs) en is daarmee een van de grootste grootschalige structuren in het bekende heelal.
De studie, die onlangs verscheen in The Astrophysical Journal onder de titel "Saraswati: An Extremely Massive ~ 200 Megaparsec Scale Supercluster", werd uitgevoerd door astronomen van het Inter University Center for Astronomy & Astrophysics (IUCAA) en het Indian Institute of Science Education and Research (IISER), met hulp van een aantal Indiase universiteiten.
Omwille van hun studie vertrouwde het team op gegevens verkregen door de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) om de grootschalige structuur van het heelal te onderzoeken. In het verleden hebben astronomen ontdekt dat de kosmos hiërarchisch is samengesteld, waarbij sterrenstelsels zijn gerangschikt in clusters, superclusters, vellen, muren en filamenten. Deze worden van elkaar gescheiden door immense kosmische holtes, die samen de uitgestrekte 'kosmische web'-structuur van het heelal vormen.
Superclusters, de grootste coherente structuren in het Kosmische Web, zijn in feite ketens van sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels die zich honderden miljoenen lichtjaren kunnen uitstrekken en biljoenen sterren bevatten. Uiteindelijk vond het team een supercluster op ongeveer 4 miljard (1226 megaparsecs) lichtjaar van de aarde - in het sterrenbeeld Vissen - dat 600 miljoen lichtjaar breed is en het massa-equivalent van meer dan 20 miljoen miljard zonnen kan bevatten.
Ze gaven deze supercluster de naam "Saraswati", de naam van een oude rivier die een belangrijke rol speelde in de opkomst van de Indiase beschaving. Saraswait is ook de naam van een godin die tegenwoordig in India wordt aanbeden als de bewaker van hemelrivieren en de godin van kennis, muziek, kunst, wijsheid en natuur. Deze vondst was bijzonder verrassend, aangezien Saraswati ouder was dan verwacht.
In wezen verscheen de supercluster in de SDSS-gegevens zoals deze zou zijn wanneer het heelal ongeveer 10 miljard jaar oud was. Saraswati is dus niet alleen een van de grootste tot nu toe ontdekte superclusters, maar het bestaan ervan roept serieuze vragen op over onze huidige kosmologische modellen. Kortom, het overheersende model voor kosmische evolutie voorspelt niet dat een dergelijke bovenbouw zou kunnen bestaan toen het heelal 10 miljard jaar oud was.
Deze theorie staat bekend als het "Cold Dark Matter" -model en voorspelt dat kleine structuren (d.w.z. sterrenstelsels) eerst in het heelal zijn gevormd en vervolgens zijn samengevoegd tot grotere structuren. Hoewel er binnen dit model variaties bestaan, voorspelt niemand dat zoiets groots als Saraswati 4 miljard jaar geleden had kunnen bestaan. Vanwege deze ontdekking zouden astronomen mogelijk moeten nadenken over hun theorieën over hoe het heelal is geworden tot wat het nu is.
Simpel gezegd: de Saraswati-supercluster werd gevormd in een tijd waarin de Donkere Energie de structuurvorming begon te domineren en de zwaartekracht verving als de belangrijkste kracht die de kosmische evolutie vormgaf. Zoals Joydeep Bagchi, een onderzoeker van IUCAA en de hoofdauteur van de paper, en co-auteur Shishir Sankhyayan (van IISER) uitlegde in een IUCAA-persbericht:
‘’ We waren zeer verrast deze gigantische muurachtige supercluster van sterrenstelsels te zien ... Deze supercluster is duidelijk ingebed in een groot netwerk van kosmische filamenten die worden getraceerd door clusters en grote holtes. Voorheen werden slechts een paar relatief grote superclusters gerapporteerd, bijvoorbeeld de ‘Shapley Concentration’ of de ‘Sloan Great Wall’ in het nabije universum, terwijl de ‘Saraswati’ supercluster veel verder weg is. Ons werk zal helpen om de verwarrende vraag te belichten; hoe zulke extreem grootschalige, prominente materiedichtheidsverbeteringen in het verleden miljarden jaren hadden gevormd toen de mysterieuze Donkere Energie net structuurvorming begon te domineren. ''
Als zodanig kan de ontdekking van deze meest massieve superclusters licht werpen op hoe en wanneer donkere energie een belangrijke rol speelde bij de vorming van superclusters. Het opent ook de deur naar andere kosmologische theorieën die in concurrentie zijn met het CDM-model, die meer consistente verklaringen kunnen bieden waarom Saraswati 10 miljard jaar na de oerknal zou kunnen bestaan.
Eén ding is duidelijk: deze ontdekking biedt een opwindende kans voor nieuw onderzoek naar kosmische vorming en evolutie. En met behulp van nieuwe instrumenten en waarnemingsfaciliteiten zullen astronomen de komende jaren Saraswait en andere superclusters van dichterbij kunnen bekijken en kunnen bestuderen hoe ze hun kosmische omgeving beïnvloeden.
