Een cluster van melkwegstelsels op ongeveer 10,2 miljard lichtjaar van de aarde is ontdekt door gegevens van NASA's Chandra X-ray Observatory te combineren met optische en infraroodtelescopen. De cluster, JKCS041, is de verste melkwegcluster die tot nu toe is waargenomen, en we zien het alsof het heelal nog maar ongeveer een kwart van zijn huidige leeftijd was. De afstand van het cluster verslaat de vorige recordhouder met ongeveer een miljard lichtjaar.
Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste door zwaartekracht gebonden objecten in het heelal. Het vinden van zo'n grote structuur in dit zeer vroege tijdperk kan belangrijke informatie onthullen over hoe het heelal in deze cruciale fase evolueerde.
JKCS041 staat aan de vooravond van wanneer wetenschappers denken dat clusters van sterrenstelsels in het vroege heelal kunnen bestaan op basis van hoe lang het zou duren voordat ze zich zouden kunnen verzamelen. Daarom zal het bestuderen van de kenmerken - zoals samenstelling, massa en temperatuur - meer onthullen over hoe het heelal vorm heeft gekregen.
"Dit object ligt dicht bij de verwachte afstandslimiet voor een cluster van sterrenstelsels", zegt Stefano Andreon van het National Institute for Astrophysics (INAF) in Milaan, Italië. "We denken niet dat de zwaartekracht snel genoeg kan werken om sterrenstelselclusters veel eerder te maken."
JKCS041 werd oorspronkelijk ontdekt in 2006 in een onderzoek van de United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT). De afstand tot het cluster werd vervolgens bepaald op basis van optische en infraroodwaarnemingen van UKIRT, de Canada-Frankrijk-Hawaii-telescoop in Hawaï en NASA's Spitzer-ruimtetelescoop. Infraroodwaarnemingen zijn belangrijk omdat het optische licht van de sterrenstelsels op grote afstanden door de uitdijing van het heelal in infraroodgolflengten wordt verschoven.
De Chandra-gegevens waren het laatste - maar cruciale - bewijsstuk, omdat ze aantoonden dat JKCS041 inderdaad een echte cluster van sterrenstelsels was. De uitgebreide röntgenstraling die Chandra ziet, laat zien dat er tussen de sterrenstelsels heet gas is gedetecteerd, zoals verwacht voor een echte cluster van sterrenstelsels, in plaats van voor een die tijdens de vorming is opgevangen.
Ook zonder de röntgenobservaties bleef de mogelijkheid bestaan dat dit object een mix van verschillende groepen sterrenstelsels langs de gezichtslijn zou kunnen zijn, of een gloeidraad, een lange stroom sterrenstelsels en gas, van voren gezien. De massa en temperatuur van het gedetecteerde hete gas, geschat op basis van de waarnemingen van Chandra, sluiten beide alternatieven uit.
De omvang en vorm van de röntgenstraling, samen met het ontbreken van een centrale radiobron, pleiten tegen de mogelijkheid dat de röntgenstraling wordt veroorzaakt door verstrooiing van kosmisch microgolfachtergrondlicht door deeltjes die radiogolven uitzenden.
Met de detectie van slechts één extreem verre melkwegcluster is het nog niet mogelijk om kosmologische modellen te testen, maar er wordt gezocht naar andere melkwegclusters op extreme afstanden.
"Deze ontdekking is opwindend omdat het is alsof je een Tyrannosaurus Rex-fossiel vindt dat veel ouder is dan enig ander bekend", zegt co-auteur Ben Maughan van de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk. 'Eén fossiel past misschien wel bij ons begrip van dinosauriërs, maar als je er nog veel meer zou vinden, zou je moeten heroverwegen hoe dinosauriërs evolueerden. Hetzelfde geldt voor clusters van sterrenstelsels en ons begrip van de kosmologie. ”
De vorige recordhouder voor een melkwegcluster was 9,2 miljard lichtjaar verwijderd, XMMXCS J2215.9-1738, ontdekt door ESA's XMM-Newton in 2006. Dit verbrak het vorige afstandsrecord met slechts ongeveer 0,1 miljard lichtjaar, terwijl JKCS041 XMMXCS J2215 overtreft .9 met ongeveer tien keer dat.
"Wat zo opwindend is aan deze ontdekking, is de astrofysica die kan worden gedaan met gedetailleerde vervolgstudies", zei Andreon.
Onder de vragen die wetenschappers hopen te beantwoorden door JKCS041 verder te bestuderen, zijn: Hoe ziet de opbouw van elementen (zoals ijzer) eruit in zo'n jong object? Zijn er tekenen dat de cluster zich nog aan het vormen is? Houden de temperatuur en röntgenstralen van zo'n verre cluster op dezelfde eenvoudige manier verband met de massa als voor nabije clusters?
Bron: EurekAlert
