Een intensief onderzoek diep in het universum door NASA's Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen heeft de spreekwoordelijke naald in een hooiberg opgeleverd:het verste sterrenstelsel dat tot nu toe is gezien in een afbeelding die is uitgerekt en versterkt door een fenomeen dat zwaartekrachtlens wordt genoemd.

Het embryonale sterrenstelsel genaamd SPT0615-JD bestond toen het universum slechts 500 miljoen jaar oud was. Hoewel er in dit vroege tijdperk nog een paar andere primitieve sterrenstelsels zijn waargenomen, ze zagen er in wezen allemaal uit als rode stippen gezien hun kleine formaat en enorme afstanden. Echter, in dit geval, het zwaartekrachtsveld van een enorme cluster van voorgrondmelkwegstelsels versterkte niet alleen het licht van het achtergrondmelkwegstelsel, maar smeerde ook het beeld ervan in een boog (ongeveer 2 boogseconden lang).

"Er is geen ander kandidaat-melkwegstelsel op zo'n grote afstand gevonden dat je ook de ruimtelijke informatie geeft die deze boogafbeelding geeft. Door de effecten van zwaartekrachtlenzen op het beeld van dit sterrenstelsel te analyseren, we kunnen de werkelijke grootte en vorm bepalen, " zei hoofdauteur Brett Salmon van het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. Hij presenteert zijn onderzoek op de 231e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, gelijkstroom

Voor het eerst voorspeld door Albert Einstein een eeuw geleden, het kromtrekken van de ruimte door de zwaartekracht van een massief voorgrondobject kan de beelden van veel verder weg gelegen achtergrondobjecten ophelderen en vervormen. Astronomen gebruiken dit "zoomlens"-effect om op zoek te gaan naar versterkte beelden van verre sterrenstelsels die anders niet zichtbaar zouden zijn met de huidige telescopen.

SPT0615-JD werd geïdentificeerd in Hubble's Reionization Lensing Cluster Survey (RELICS) en het begeleidende S-RELICS Spitzer-programma. "RELICS is ontworpen om verre sterrenstelsels zoals deze te ontdekken die helder genoeg worden vergroot voor gedetailleerde studie, " zei Dan Coe, Hoofdonderzoeker van RELICS. RELICS observeerde voor het eerst 41 massieve clusters van sterrenstelsels in het infrarood met Hubble om te zoeken naar dergelijke verre sterrenstelsels met lenzen. Een van deze clusters was SPT-CL J0615-5746, die Salmon analyseerde om deze ontdekking te doen. Bij het vinden van de lensboog, Zalm dacht, "Oh, Wauw! Ik denk dat we iets op het spoor zijn!"

Door de Hubble- en Spitzer-gegevens te combineren, Salmon berekende de terugbliktijd naar de melkweg van 13,3 miljard jaar. Voorlopige analyse suggereert dat het kleine sterrenstelsel niet meer dan 3 miljard zonsmassa's weegt (ongeveer 1/100ste van de massa van ons volgroeide Melkwegstelsel). Het is minder dan 2, 500 lichtjaar in doorsnede, half zo groot als de Kleine Magelhaense Wolk, een satellietstelsel van onze Melkweg. Het object wordt beschouwd als prototype van jonge sterrenstelsels die tijdens het tijdperk kort na de oerknal zijn ontstaan.

De melkweg zit precies op de limiet van Hubble's detectiemogelijkheden, maar nog maar het begin voor de krachtige mogelijkheden van de komende NASA James Webb Space Telescope, zei Zalm. "Dit sterrenstelsel is een opwindend doelwit voor de wetenschap met de Webb-telescoop, omdat het de unieke mogelijkheid biedt om stellaire populaties in het zeer vroege universum op te sporen." Met spectroscopie met Webb kunnen astronomen in detail de storm van stergeboorte-activiteit bestuderen die plaatsvindt in dit vroege tijdperk, en de onderbouw ervan oplossen.