Om ons universum te begrijpen, astronomen moeten hard werken, en ze moeten de observatietechnologie tot het uiterste drijven. Een deel van dat harde werk draait om zogenaamde submillimeterstelsels (SMG's). SMG's zijn sterrenstelsels die alleen kunnen worden waargenomen in het submillimeterbereik van het elektromagnetische spectrum.

Het submillimeterbereik is de golfband tussen de verre-infrarood- en microgolfgolfbanden. (Het wordt ook wel terahertz-straling genoemd.) We zijn pas een paar decennia in staat geweest om in het submillimeterbereik te observeren. We hebben ook de hoekresolutie van telescopen verhoogd, die ons helpt om afzonderlijke objecten te onderscheiden.

SMG's zelf zijn zwak in andere golflengten, omdat ze verduisterd zijn door stof. Het optische licht wordt tegengehouden door het stof, en geabsorbeerd en opnieuw uitgezonden in het sub-millimeterbereik. In de submillimeter, SMG's zijn zeer lichtgevend; triljoenen keren helderder dan de zon, in feite.

Dit komt omdat het extreem actieve stervormingsgebieden zijn. SMG's vormen sterren met een snelheid die honderden keren groter is dan de Melkweg. Ze zijn over het algemeen ook ouder, verder weg gelegen sterrenstelsels, dus ze zijn rood verschoven. Door ze te bestuderen, krijgen we meer inzicht in de vorming van sterrenstelsels en sterren in het vroege heelal.

Een nieuwe studie, onder leiding van James Simpson van de Universiteit van Edinburgh en Durham University, heeft 52 van deze sterrenstelsels onderzocht. Vroeger, het was moeilijk om de exacte locatie van SMG's te weten. In dit onderzoek, het team vertrouwde op de kracht van de Atacama Large Millimeter/submillimeter array (ALMA) om een ​​veel nauwkeurigere meting van hun locatie te krijgen. Deze 52 sterrenstelsels werden voor het eerst geïdentificeerd door de Submillimeter Common-User Bolometer Array (SCUBA-2) in de UKIDSS Ultra Deep Survey.

Er zijn vier belangrijke resultaten van het onderzoek:

1. 48 van de SMG's hebben geen lens, wat betekent dat er geen object met voldoende massa tussen ons en hen is om hun licht te vervormen. Van deze, het team was in staat om de roodverschuiving (z) voor 35 van hen te beperken tot een mediaanbereik van z-2,65. Als het gaat om extra-galactische waarnemingen zoals deze, hoe hoger de roodverschuiving, hoe verder weg het object is. (Ter vergelijking, het object met de grootste roodverschuiving dat we kennen is een sterrenstelsel genaamd GN-z11, bij z=11.1, wat overeenkomt met ongeveer 400 miljoen jaar na de oerknal.
2. Een ander type melkweg, het ultralichtgevende infraroodstelsel (ULIRG) werd beschouwd als geëvolueerde versies van SMG's. Maar deze studie toonde aan dat SMG's groter en koeler zijn dan ULIRG's, wat betekent dat een evolutionair verband tussen de twee onwaarschijnlijk is.
3. Het team berekende schattingen van de stofmassa in deze sterrenstelsels. Hun schattingen suggereren dat in feite al het optisch-naar-nabij-infrarood licht van sterren op dezelfde locatie wordt verduisterd door stof. Ze concluderen dat een veelgebruikte methode in de astronomie die wordt gebruikt om astronomische lichtbronnen te karakteriseren, genaamd spectrale energieverdeling (SED), is mogelijk niet betrouwbaar als het gaat om SMG's.
4. Het vierde resultaat houdt verband met de evolutie van sterrenstelsels. Volgens hun analyse het lijkt onwaarschijnlijk dat SMG's kunnen evolueren tot spiraalvormige of lenticulaire sterrenstelsels (een lensvormig sterrenstelsel bevindt zich halverwege tussen een spiraalvormig en een elliptisch sterrenstelsel). het lijkt erop dat SMG's de voorlopers zijn van elliptische sterrenstelsels.

Deze studie was een pilootstudie die het team in de toekomst hoopt uit te breiden naar vele andere SMG's.