De sterrenstelsels die we tegenwoordig kennen, hebben een lange ontwikkeling achter de rug ten opzichte van hun chaotische, klonterige tegenhangers zoals astronomen die doorgaans in het vroege heelal waarnemen. "Ons begrip van de vorming van sterrenstelsels zegt ons dat de meeste vroege sterrenstelsels er nogal rommelig uitzien," zegt Jacqueline Hodge, astronoom aan de Universiteit Leiden en medeauteur van het onderzoek.
Deze vroege sterrenstelsels versmelten met elkaar en evolueren vervolgens in een ongelooflijk traag tempo tot gelijkmatigere structuren. De bestaande theorieën wijzen erop dat het miljarden jaren duurt voordat een sterrenstelsel zo ordelijk is als ons eigen Melkwegstelsel – een draaiende schijf met nette spiraalarmen. Maar de ontdekking van REBELS-25 brengt deze tijdschaal aan het wankelen.
Uit het nieuwe onderzoek, dat is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, blijkt dat REBELS-25 het verste sterk roterende schijfstelsel is dat ooit is ontdekt. Omdat het licht dat we van dit sterrenstelsel ontvangen werd uitgezonden toen het heelal nog maar 700 miljoen jaar oud was – slechts vijf procent van zijn huidige leeftijd (13,8 miljard jaar) – komt de ordelijke rotatie van REBELS-25 als een verrassing. "De ontdekking van een sterrenstelsel dat zo veel overeenkomsten vertoont met onze eigen Melkweg en duidelijk roteert, plaatst vraagtekens bij ons begrip van hoe snel sterrenstelsels in het vroege heelal evolueren tot de geordende sterrenstelsels van nu," zegt Lucie Rowland, promovendus aan de Universiteit Leiden en hoofdauteur van het onderzoek.
Tekst gaat verder na video.
De video zoomt in op REBELS-25, het verste Melkweg-achtige sterrenstelsel ontdekt dat tot nu toe is waargenomen. De diverse beelden in deze video zijn op verschillende momenten met uiteenlopende telescopen vastgelegd, en ten behoeve van deze video bijeengebracht. (c) ESO/L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)/Dark Energy Survey/J. Dunlop et al. Ack.: CASU, CALET/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Rowland et al. Music: Astral Electronic
Rotatie, balk, spiraalarmen
REBELS-25 werd in eerste instantie ontdekt bij eerdere waarnemingen door hetzelfde team, die eveneens werden uitgevoerd met ALMA, die in de Atacama-woestijn in het noorden van Chili is gestationeerd. Het was toen al een spannende ontdekking die tekenen van rotatie vertoonde, maar de gegevens waren niet nauwkeurig genoeg om daar zekerheid over te geven. Om de structuur en beweging van het sterrenstelsel goed te kunnen onderscheiden, deed het team vervolgwaarnemingen met ALMA met een hogere resolutie, en die hebben het recordkarakter van het sterrenstelsel bevestigd. "ALMA is de enige telescoop die voldoende gevoeligheid en oplossend vermogen heeft om dit te bereiken," zegt Renske Smit, onderzoeker aan de Liverpool John Moores Universiteit (VK) en medeauteur van het onderzoek.
Verrassend genoeg bevatten de ALMA-gegevens ook aanwijzingen voor meer ontwikkelde kenmerken zoals onze Melkweg die vertoont, waaronder een centrale langwerpige balk en zelfs spiraalarmen, al zijn er meer waarnemingen nodig om dit te bevestigen. "Het zou fascinerend zijn als we bewijs zouden vinden voor nog verder ontwikkelde structuren, omdat dit dan het verste sterrenstelsel tot nu toe zou zijn dat deze vertoont," aldus Rowland.
De toekomstige waarnemingen van REBELS-25 zullen, samen met andere ontdekkingen van vroege roterende sterrenstelsels, ons begrip van de vroegere vorming van sterrenstelsels en de evolutie van het heelal als geheel op zijn kop zetten.
Wetenschappelijk artikel
REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z=7.31. Door: Lucie E. Rowland, Jacqueline Hodge, Rychard Bouwens, Pavel Mancera Piña, Alexander Hygate, Hiddo Algera, Manuel Aravena, Rebecca Bowler, Elisabete da Cunha, Pratika Dayal, Andrea Ferrara, Thomas Herard-Demanche, Hanae Inami, Ivana van Leeuwen, Ilse de Looze, Pascal Oesch, Andrea Pallottini, Siân Phillips, Matus Rybak, Sander Schouws, Renske Smit, Laura Sommovigo, Mauro Stefanon & Paul van der Werf. Geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. [preprint (pdf)]
Zie ook het ESO-persbericht voor meer afbeeldingen, video's, het Engelse origineel en vertalingen in meer dan tien talen.