Astronomen die het MUSE-instrument van ESO's Very Large Telescope in Chili gebruiken, hebben het diepste spectroscopische onderzoek ooit uitgevoerd. Ze richtten zich op het Hubble Ultra Deep Field, het meten van afstanden en eigenschappen van 1600 zeer zwakke sterrenstelsels, waaronder 72 sterrenstelsels die nog nooit eerder zijn gedetecteerd. Deze baanbrekende dataset heeft al geresulteerd in 10 wetenschappelijke papers die worden gepubliceerd in een speciale uitgave van Astronomie en astrofysica . Deze schat aan nieuwe informatie geeft astronomen inzicht in de stervorming in het vroege heelal.

Het MUSE HUDF Survey-team, onder leiding van Roland Bacon van het Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon), Frankrijk, gebruikte MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) om het Hubble Ultra Deep Field te observeren, een veel bestudeerde plek in het zuidelijke sterrenbeeld Fornax (De Oven). Dit resulteerde in de diepste spectroscopische waarnemingen ooit; nauwkeurige spectroscopische informatie werd gemeten voor 1600 sterrenstelsels, tien keer zoveel sterrenstelsels als de afgelopen tien jaar met grote precisie door telescopen op de grond zijn verkregen.

De originele HUDF-beelden waren baanbrekende diepveldobservaties met de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop die in 2004 werd gepubliceerd. Ze peilden dieper dan ooit tevoren en onthulden een menagerie van sterrenstelsels die teruggaat tot minder dan een miljard jaar na de oerknal. Het gebied werd vervolgens vele malen waargenomen door Hubble en andere telescopen, resulterend in het diepste zicht op het heelal tot nu toe. Nutsvoorzieningen, ondanks de diepte van de Hubble-waarnemingen, MUSE heeft - naast vele andere resultaten - 72 sterrenstelsels onthuld die nog nooit eerder zijn gezien in dit zeer kleine deel van de hemel.

Roland Bacon gaat verder met het verhaal:"MUSE kan iets doen wat Hubble niet kan:het splitst het licht van elk punt in het beeld in zijn samenstellende kleuren om een ​​spectrum te creëren. Hierdoor kunnen we de afstand meten, kleuren en andere eigenschappen van alle sterrenstelsels die we kunnen zien, inclusief enkele die onzichtbaar zijn voor Hubble zelf."

De MUSE-gegevens bieden een nieuwe kijk op schemerige, zeer verre sterrenstelsels, gezien nabij het begin van het heelal ongeveer 13 miljard jaar geleden. Het heeft sterrenstelsels gedetecteerd die 100 keer zwakker zijn dan in eerdere onderzoeken, wat bijdraagt ​​aan een reeds rijk waargenomen veld en ons begrip van sterrenstelsels door de eeuwen heen verdiept.

Het onderzoek bracht 72 kandidaat-sterrenstelsels aan het licht die bekend staan ​​als Lyman-alpha-stralers die alleen schijnen in Lyman-alpha-licht. Het huidige begrip van stervorming kan deze sterrenstelsels niet volledig verklaren, die gewoon fel schijnen te schijnen in deze ene kleur. Doordat MUSE het licht in zijn samenstellende kleuren verspreidt, worden deze objecten zichtbaar, maar ze blijven onzichtbaar in diepe directe beelden zoals die van Hubble.

"MUSE heeft het unieke vermogen om informatie te extraheren over enkele van de vroegste sterrenstelsels in het heelal - zelfs in een deel van de hemel dat al zeer goed is bestudeerd, " legt Jarle Brinchmann uit, hoofdauteur van een van de artikelen waarin de resultaten van dit onderzoek worden beschreven, van de Universiteit van Leiden in Nederland en het Instituut voor Astrofysica en Ruimtewetenschappen aan de CAUP in Porto, Portugal. "We leren dingen over deze sterrenstelsels die alleen mogelijk zijn met spectroscopie, zoals chemische inhoud en interne bewegingen - niet melkweg voor melkweg, maar allemaal tegelijk voor alle melkwegstelsels!"

Een andere belangrijke bevinding van deze studie was de systematische detectie van lichtgevende waterstofhalo's rond sterrenstelsels in het vroege heelal, astronomen een nieuwe en veelbelovende manier geven om te bestuderen hoe materiaal in en uit vroege sterrenstelsels stroomt.

Veel andere mogelijke toepassingen van deze dataset worden onderzocht in de reeks artikelen, en ze omvatten onder meer het bestuderen van de rol van zwakke sterrenstelsels tijdens kosmische reïonisatie (vanaf slechts 380.000 jaar na de oerknal), fusiesnelheden van sterrenstelsels toen het heelal jong was, galactische winden, stervorming en het in kaart brengen van de bewegingen van sterren in het vroege heelal.

"Opmerkelijk, deze gegevens zijn allemaal genomen zonder het gebruik van de recente Adaptive Optics Facility-upgrade van MUSE. De activering van de AOF na tien jaar intensief werk door ESO's astronomen en ingenieurs belooft nog meer revolutionaire gegevens in de toekomst, ’ besluit Roland Bacon.

Dit onderzoek werd gepresenteerd in een reeks van 10 artikelen die in het tijdschrift zullen verschijnen Astronomie en astrofysica .