We hebben een redelijk begrip van de fundamentele mechanismen die de stervorming in sterrenstelsels reguleren, van de interstellaire materie tot de in de ruimte verspreide diffuse wolken waarvan de zwaartekrachtscontractie leidt tot de geboorte van sterren in grote stellaire clusters. Maar waarnemingen van verre sterrenstelsels hebben deze foto in twijfel getrokken, de grootte en massa van deze verre sterrenkraamkamers overtreffen die van hun lokale tegenhangers ruimschoots. Een internationaal team van astrofysici onder leiding van de universiteiten van Genève (UNIGE), Zwitserland, voor de waarnemingen en Zürich (UZH) voor de simulaties heeft deze inconsistentie aangepakt, die onze kennis van stervorming in twijfel lijkt te trekken wanneer we het vroege heelal bestuderen, ver weg in tijd en ruimte. Ze hebben de eerste antwoorden gevonden dankzij nieuwe waarnemingen van de zogenaamde kosmische slang. Hun studie is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie .

De studie van stervorming is gebaseerd op het gecoördineerde werk van verschillende internationale teams die waarnemingen op verschillende schalen uitvoeren. De Hubble-ruimtetelescoop, wanneer gericht op sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving, bestudeert in detail zeer verre objecten toen het universum veel jonger was, ver weg in tijd en ruimte.

Deze waarnemingen hebben geleid tot een onverwacht debat onder astronomen:in het verre verleden werd stervorming beheerst door verschillende wetten of fysieke omstandigheden? Dit is wat gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop blijkbaar suggereren met observaties van verre sterrenstelsels die de aanwezigheid van gigantische stervormingsgebieden onthullen, klompjes gas en sterren met afmetingen van wel 3000 lichtjaar, duizend keer groter dan die waargenomen in het nabije heelal. En deze gigantische bosjes, intrigerend, leek alomtegenwoordig te zijn in sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving.

De noodzaak van een zwaartekrachttelescoop

De afstand die ons scheidt van deze objecten verhindert hun gedetailleerde observatie, maar de astronomen hebben deze moeilijkheid overwonnen door gebruik te maken van zwaartekrachtlenzen. De telescoop is gericht in de richting van een extreem massief object waarvan het zwaartekrachtsveld het pad buigt van het licht dat afkomstig is van een verder weg gelegen melkwegstelsel dat erachter ligt. De zwaartekracht van het massieve object creëert dus meerdere en versterkte beelden van de verre melkweg, precies zoals een optische lens.

In dit geval, de astronomen wezen Hubble op een enorme zwaartekrachtlens die verschillende uitgerekte, vervormde en bijna overlappende beelden van een ver sterrenstelsel met een echt stervormend "kosmische slang"-gebied. "Het versterkte beeld is nauwkeuriger, lichtgevend, en stelt ons in staat om details tot 100 keer kleiner waar te nemen, " zegt Antonio Cava, hoofdauteur van de studie.

Het feit dat het beeld van het bronstelsel vijf keer wordt herhaald met verschillende ruimtelijke resoluties, stelde de onderzoekers in staat een directe observatie uit te voeren en de intrinsieke structuur en grootte van de waargenomen gigantische klompen vast te stellen. De onderzoekers concludeerden dat de gigantische klompen in werkelijkheid niet zo groot en massief zijn als gesuggereerd door eerdere Hubble-waarnemingen. In plaats daarvan, ze zijn intrinsiek kleiner of samengesteld uit meerdere onopgeloste kleine componenten. Valentina Tamburello van het Institute of Computational Science aan de UZH, een co-auteur van de studie, zegt, "Dankzij de ongelooflijk hoge resolutie van de 'kosmische slang, ' konden we onze berekeningen vergelijken met de UNIGE-waarnemingen en hun overeenkomst bevestigen. Dit was een ongelooflijk geluk voor ons."

Dit is een belangrijke stap op weg naar het begrijpen van de fundamentele mechanismen die stervorming in verre sterrenstelsels aansturen, zelfs als het enkele van de waargenomen verschillen met betrekking tot lokale sterrenstelsels niet volledig verklaart. "We hebben de verschillen tussen wat we waarnemen in het nabije heelal en in verre sterrenstelsels verkleind van een factor 1000 tot een factor 10, " zegt Daniël Schaerer, professor aan het Observatorium van Genève. Hij wijst ook op de dwingende convergentie van baanbrekende observaties en geavanceerde state-of-the-art simulaties, zoals die ontwikkeld zijn door de UZH-medewerkers, waaruit blijkt dat de resterende verschillen, kan worden verklaard door de turbulente aard van de verre sterrenstelsels.