Nieuw onderzoek heeft een dieper inzicht gegeven in emissielijnstelsels, gebruikt in verschillende lopende en komende onderzoeken, om ons te helpen de samenstelling en het lot van het universum beter te begrijpen.

De zoektocht naar de aard van zowel donkere materie als donkere energie heeft ertoe geleid dat wetenschappers nieuwe tracers van de grootschalige structuur van het universum hebben aangenomen, zoals emissielijnstelsels. Deze sterrenstelsels vertonen sterke emissielijnen van het gas dat wordt opgewarmd door nieuw gevormde sterren.

Hoofdauteur van de studie, Dr. Violeta Gonzalez-Perez van het University's Institute of Cosmology and Gravitation, zei:"Galaxies zijn kosmische lantaarns die kleine stukjes kosmische geschiedenis laten zien, ons informeren over de veranderingen in de ruimte-tijdstructuur van het universum. De sterke vorming van nieuwe sterren in sterrenstelsels laat een karakteristieke afdruk achter in hun spectra die een nauwkeurige bepaling van hun afstand mogelijk maakt.

"Bovendien, aangezien jonge sterren heel helder zijn, sterrenstelsels met een sterke stervorming kunnen verder terug in de kosmische tijd zichtbaar zijn. Dit zijn de twee kenmerken die emissielijnstelsels lange tijd uitstekende kosmologische tracers maken."

Echter, de huidige emissielijnmonsters van sterrenstelsels zijn klein en hun kenmerken zijn niet goed begrepen. Computationele modellering is de enige manier om te proberen alle processen te begrijpen die betrokken zijn bij de vorming en evolutie van deze sterrenstelsels.

Astronomen van het toonaangevende Institute of Cosmology and Gravitation (ICG) hebben de kenmerken van emissielijnstelsels onderzocht door middel van experimenten op DiRAC's (Distributed Research using Advanced Computing) nationale supercomputerfaciliteit aan de Durham University.

De computationele experimenten waren geconcentreerd rond de tijd dat het universum van door materie gedomineerd werd naar gedomineerd door donkere energie zoals het nu is. Ze ontdekten dat de meeste sterrenstelsels in de emissielijn in de centra van gravitatiepotentiaalputten leven, met massa's gelijk aan elf miljard van onze zonnen. Huidige numerieke modellen voor de vorming en evolutie van sterrenstelsels laten ook zien dat emissielijnstelsels de onderliggende zwaartekrachtpotentialen op een andere manier volgen dan sterrenstelsels die zijn geselecteerd op basis van hun stellaire massa.

Vervolgens vergeleken ze hun resultaten met de verwachtingen van de SDSS-IV/eBOSS-enquêtes en het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Beide onderzoeken hebben tot doel het effect van donkere energie op de uitdijing van het heelal te meten.

Dr. Gonzalez-Perez zei:"Deze vergelijking zal ons begrip van de vorming en evolutie van sterrenstelsels verbeteren en wetenschappers in staat stellen te profiteren van een realistischer model voor de mechanismen die emissielijnstelsels produceren."

Volgende zomer, de SDSS-IV/eBOSS-enquête zal naar verwachting de eerste kosmologische resultaten van deze tracers hebben. In de komende jaren, het Dark Energy Survey Instrument (DESI) zal dit gebruik van emissielijnstelsels als kosmologische tracers uitbreiden. De DESI zal hun eerste licht zien in 2019 en zal de spectra van 35 miljoen sterrenstelsels meten, dat is acht keer meer dan de huidige SDSS heeft bewezen. in 2021, Euclid gaat spectra verzamelen voor 50 miljoen bronnen, uitsluitend gericht op emissielijnstelsels. De ICG is bij beide onderzoeken betrokken.