Astronomen gaan ervan uit dat de sterrenstelsels die we vandaag zien het resultaat zijn van miljarden jaren evolutie. Maar hangt de evolutie af van startomstandigheden, of gaat het allemaal om de galactische botsingen? Een recent onderzoek van meer dan 6.500 sterrenstelsels op verschillende afstanden toont aan dat de omgeving van het vroege heelal een grote impact heeft gehad op de evolutie van de sterrenstelsels die we vandaag zien. Dus zowel de vroege omgeving als de aanhoudende botsingen speelden een rol.
Met behulp van VIMOS op ESO's Very Large Telescope heeft een team van Franse en Italiaanse astronomen de sterke invloed van de omgeving op de manier waarop sterrenstelsels ontstaan en evolueren aangetoond. De wetenschappers hebben voor het eerst afgelegen delen van het heelal in kaart gebracht, waaruit blijkt dat de verdeling van sterrenstelsels in de loop van de tijd aanzienlijk is geëvolueerd, afhankelijk van de directe omgeving van de sterrenstelsels. Deze verrassende ontdekking stelt nieuwe uitdagingen voor theorieën over de vorming en evolutie van sterrenstelsels.
Het 'natuur versus opvoeding'-debat is een hot topic in de menselijke psychologie. Maar ook astronomen worden met soortgelijke problemen geconfronteerd, met name wanneer ze proberen een probleem op te lossen dat de kern van kosmologische theorieën raakt: zijn de sterrenstelsels die we vandaag zien, simpelweg het product van de oorspronkelijke omstandigheden waarin ze zich hebben gevormd, of hebben ze ervaringen opgedaan in het verleden het pad van hun evolutie?
In een groot, drie jaar durend onderzoek uitgevoerd met VIMOS [1], de Visible Imager en Multi-Object Spectrograph op ESO's VLT, bestudeerden astronomen meer dan 6.500 sterrenstelsels over een groot aantal afstanden om te onderzoeken hoe hun eigenschappen variëren over verschillende tijdschalen , in verschillende omgevingen en voor verschillende lichtsterktes van sterrenstelsels [2]. Ze waren in staat om een atlas van het heelal in drie dimensies te bouwen, die meer dan 9 miljard jaar teruggaan.
Deze nieuwe telling laat een verrassend resultaat zien. De kleurdichtheidsrelatie, die de relatie tussen de eigenschappen van een sterrenstelsel en zijn omgeving beschrijft, was 7 miljard jaar geleden duidelijk anders. De astronomen ontdekten dus dat de helderheid van de sterrenstelsels, hun initiële genetische eigenschappen en de omgevingen waarin ze zich bevinden, een diepgaande invloed heeft op hun evolutie.
"Onze resultaten geven aan dat de omgeving een sleutelrol speelt in de evolutie van sterrenstelsels, maar er is geen eenvoudig antwoord op het 'natuur versus opvoeding'-probleem in de evolutie van sterrenstelsels", zegt Olivier Le Fèvre van het Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrijk, die coördineert het VIMOS VLT Deep Survey-team dat de ontdekking heeft gedaan. "Ze suggereren dat sterrenstelsels zoals we die nu zien het product zijn van hun inherente genetische informatie, die in de loop van de tijd is geëvolueerd, evenals complexe interacties met hun omgeving, zoals fusies."
Wetenschappers weten al tientallen jaren dat sterrenstelsels in het verleden van het heelal er anders uitzien dan die in het huidige heelal, lokaal bij de Melkweg [3]. Tegenwoordig kunnen sterrenstelsels grofweg worden geclassificeerd als rood, wanneer er weinig of geen nieuwe sterren worden geboren, of blauw, waar de stervorming nog steeds aan de gang is. Bovendien bestaat er een sterke correlatie tussen de kleur van een melkwegstelsel en de omgeving waarin het zich bevindt: de meer sociale soorten die in dichte clusters worden aangetroffen, zijn eerder rood dan de meer geïsoleerde.
Door terug te kijken naar een breed scala aan sterrenstelsels van verschillende leeftijden, wilden de astronomen bestuderen hoe deze bijzondere correlatie zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld.
"Met VIMOS konden we de grootste steekproef van sterrenstelsels gebruiken die momenteel beschikbaar zijn voor dit soort onderzoek, en omdat het instrument in staat was om veel objecten tegelijk te bestuderen, hebben we veel meer metingen verkregen dan voorheen mogelijk was", zegt Angela Iovino van de Brera Astronomical Observatory, Italië, een ander lid van het team.
De ontdekking van het team van een duidelijke variatie in de relatie tussen ‘kleurdichtheid’, afhankelijk van of een melkwegstelsel wordt gevonden in een cluster of alleen, en van de helderheid, heeft veel potentiële implicaties. De bevindingen suggereren bijvoorbeeld dat het feit dat het zich in een cluster bevindt, het vermogen van een sterrenstelsel om sneller sterren te vormen, vermindert, vergeleken met die in isolatie. Lichtgevende sterrenstelsels raken ook eerder zonder stervormend materiaal dan zwakkere.
Ze concluderen dat het verband tussen de kleur, de helderheid en de lokale omgeving van sterrenstelsels niet alleen het gevolg is van primordiale omstandigheden die tijdens hun vorming zijn 'ingeprent', maar net als voor mensen kunnen de relatie en interacties van sterrenstelsels een diepgaande invloed hebben op hun evolutie.
Een afbeelding met hoge resolutie en het bijschrift is beschikbaar op deze pagina.
[1] De zichtbare multi-object spectrograaf VIMOS is een multi-mode instrument op Melipal, de derde telescoop van de Very Large Telescope-array van ESO's Paranal Observatory. VIMOS is sinds 2003 operationeel en kan zowel beelden als astronomische spectra leveren op zichtbare golflengten over brede gezichtsvelden. In de multi-objectmodus kan het tot 1.000 spectra tegelijkertijd opnemen.
[2] De VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) is een baanbrekend spectroscopisch onderzoek dat, als het klaar is, een compleet beeld zal geven van de vorming van sterrenstelsels en structuren over een zeer breed roodverschuivingsbereik (0 ESO News Release
