Tientallen jaren dachten wetenschappers dat samensmeltingen van sterrenstelsels doorgaans tot de vorming van elliptische sterrenstelsels leiden. Maar nu hebben onderzoekers, met behulp van ALMA en een reeks andere radiotelescopen, het directe bewijs gevonden dat samensmeltende sterrenstelsels in de regel juist schijfstelsels produceren. Dit verrassende resultaat zou kunnen verklaren waarom het heelal zo rijk is aan spiraalstelsels als onze Melkweg.
Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van JSPS-postdoc Junko Ueda heeft verrassende waarnemingen gedaan waaruit blijkt dat de meeste botsingen tussen sterrenstelsels in het nabije heelal – d.w.z. op 40 tot 600 miljoen lichtjaar van de aarde – in zogeheten schijfstelsels resulteren. Schijfstelsels, waartoe spiraalstelsels als de Melkweg en de lensvormige stelsels behoren, worden gekenmerkt door pannenkoekvormige gebieden van gas en stof en onderscheiden zich daarmee van de elliptische stelsels.
Lang werd algemeen aangenomen dat samensmeltende schijfstelsels uiteindelijk in een elliptisch stelsel veranderen. Door deze hevige interacties zouden de stelsels niet alleen aan massa winnen, maar in de loop van de kosmische geschiedenis ook van vorm en tegelijkertijd van type veranderen.
Computersimulaties uit de jaren ’70 voorspelden dat fusies tussen twee vergelijkbare schijfstelsels zouden resulteren in een elliptisch stelsel. De simulaties voorspelden ook dat de meeste stelsels van nu elliptisch zouden zijn, wat in strijd is met waarnemingen die laten zien dat meer dan 70% van alle stelsels schijfstelsels zijn. Recentere simulaties wijzen er echter op dat botsingen ook tot de vorming van schijfstelsels kunnen leiden.
Om de uiteindelijke vormen van samengesmolten sterrenstelsels te kunnen vaststellen, onderzocht het team de verdeling van gas in 37 sterrenstelsels die in het eindstadium van een fusie verkeren. De Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) en verschillende andere radiotelescopen werden ingezet om de emissie van koolstofmonoxide (CO) – een indicator van moleculair gas – te detecteren.
Het betreft het grootste onderzoek van moleculair gas in sterrenstelsels tot nu toe en geeft inzicht in de manier waarop de Melkweg kan zijn ontstaan. Het team heeft vastgesteld dat bijna alle gefuseerde stelsels een pannenkoekvormig gebied van moleculair gas vertonen en dus als schijfstelsels-in-wording kunnen worden beschouwd. Ueda legt uit: ‘Voor het eerst is er observationeel bewijs dat fuserende stelsels in schijfstelsels resulteren in plaats van elliptische stelsels. Dit is een grote en onverwachte stap in de ontraadseling van het ontstaan van de schijfstelsels.’
Maar er moet nog veel meer vragen beantwoord worden. Daisuke Iono van NAOJ en de Graduate University for Advanced Studies, en mede-auteur van het onderzoeksartikel, voegt toe: ‘We moeten ons gaan richten op de vorming van sterren in deze gasschijven. Bovendien moeten we verder het heelal in kijken. We weten dat ook de meeste sterrenstelsels in het verder weg gelegen heelal schijven hebben, maar we weten nog niet of ook deze het gevolg zijn van fusies of dat zij zijn ontstaan door koud gas dat geleidelijk naar het stelsel toe is gevallen. Wellicht hebben we een universeel mechanisme ontdekt dat door de hele kosmische geschiedenis werkzaam is geweest.’
Meer informatie en afbeeldingen op de Nederlandstalige ESO-website