Door de kracht van een "natuurlijke lens" in de ruimte te combineren met de mogelijkheden van NASA's Hubble-ruimtetelescoop, astronomen deden een verrassende ontdekking - het eerste voorbeeld van een compacte maar massieve, snel draaiend, schijfvormig sterrenstelsel dat pas een paar miljard jaar na de oerknal stopte met het maken van sterren.

Het vinden van zo'n sterrenstelsel vroeg in de geschiedenis van het universum daagt het huidige begrip uit van hoe massieve sterrenstelsels zich vormen en evolueren, zeggen onderzoekers.

Toen Hubble de melkweg fotografeerde, astronomen verwachtten een chaotische bal van sterren te zien ontstaan ​​door sterrenstelsels die samensmelten. In plaats daarvan, ze zagen bewijs dat de sterren werden geboren in een pannenkoekvormige schijf.

Dit is het eerste directe waarnemingsbewijs dat tenminste enkele van de vroegste zogenaamde "dode" sterrenstelsels - waar de stervorming stopte - op de een of andere manier evolueren van een Melkweg-vormige schijf naar de gigantische elliptische sterrenstelsels die we vandaag zien.

Dit is een verrassing omdat elliptische sterrenstelsels oudere sterren bevatten, terwijl spiraalstelsels doorgaans jongere blauwe sterren bevatten. Ten minste enkele van deze vroege "dode" schijfstelsels moeten een grote make-over hebben ondergaan. Ze veranderden niet alleen hun structuur, maar ook de bewegingen van hun sterren om de vorm van een elliptisch sterrenstelsel te maken.

"Dit nieuwe inzicht kan ons dwingen om de hele kosmologische context te heroverwegen van hoe sterrenstelsels al vroeg uitbranden en evolueren naar lokale elliptisch gevormde sterrenstelsels, " zei onderzoeksleider Sune Toft van het Dark Cosmology Center van het Niels Bohr Institute, Universiteit van Kopenhagen, Denemarken. "Misschien zijn we blind geweest voor het feit dat vroege "dode" sterrenstelsels in feite schijven kunnen zijn, simpelweg omdat we ze niet hebben kunnen oplossen."

Eerdere studies van verre dode sterrenstelsels gingen ervan uit dat hun structuur vergelijkbaar is met de lokale elliptische sterrenstelsels waarin ze zullen evolueren. Om deze veronderstelling in principe te bevestigen, zijn krachtigere ruimtetelescopen nodig dan momenteel beschikbaar zijn. Echter, door het fenomeen dat bekend staat als "gravitationele lenswerking, " een enorme, cluster van sterrenstelsels op de voorgrond fungeert als een natuurlijke "zoomlens" in de ruimte door beelden van veel verder weg gelegen achtergrondstelsels te vergroten en uit te rekken. Door deze natuurlijke lens te combineren met het oplossend vermogen van Hubble, wetenschappers waren in staat om in het centrum van de dode melkweg te kijken.

Het afgelegen sterrenstelsel is drie keer zo massief als de Melkweg, maar slechts half zo groot. Rotatiesnelheidsmetingen uitgevoerd met de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory toonden aan dat het schijfstelsel meer dan twee keer zo snel ronddraait als de Melkweg.

Met behulp van archiefgegevens van de Cluster Lensing And Supernova-enquête met Hubble (CLASH), Toft en zijn team waren in staat om de stellaire massa te bepalen, stervormingssnelheid, en de leeftijden van de sterren.

Waarom dit sterrenstelsel stopte met het vormen van sterren is nog onbekend. Het kan het resultaat zijn van een actieve galactische kern, waar energie uit een superzwaar zwart gat stroomt. Deze energie remt de stervorming door het gas te verhitten of het uit de melkweg te verdrijven. Of het kan het resultaat zijn van het koude gas dat het melkwegstelsel instroomt, dat snel wordt samengeperst en opgewarmd, voorkomen dat het afkoelt tot stervormende wolken in het centrum van de melkweg.

Maar hoe doen deze jonge, enorm, compact disks evolueren naar de elliptische sterrenstelsels die we in het huidige universum zien? "Waarschijnlijk door fusies, "Toft zei. "Als deze sterrenstelsels groeien door samen te smelten met kleine metgezellen, en deze kleine metgezellen komen in grote aantallen en vanuit allerlei verschillende hoeken naar de melkweg, dit zou uiteindelijk de banen van sterren in de sterrenstelsels willekeurig maken. Je kunt je ook grote fusies voorstellen. Dit zou zeker ook de geordende beweging van de sterren vernietigen."

De bevindingen zijn gepubliceerd in het 22 juni nummer van het tijdschrift Natuur . Toft en zijn team hopen NASA's aankomende James Webb Space Telescope te gebruiken om naar een grotere steekproef van dergelijke sterrenstelsels te zoeken.

De Hubble Space Telescope is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, voert Hubble wetenschappelijke operaties uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., in Washington, gelijkstroom

De Very Large Telescope is een telescoopfaciliteit die wordt beheerd door de European Southern Observatory op Cerro Paranal in de Atacama-woestijn in Noord-Chili.