Ondanks substantiële vooruitgang in de afgelopen halve eeuw in het begrijpen van hoe sterrenstelsels ontstaan, er blijven belangrijke open vragen over hoe precies het diffuse gas van het intergalactische medium wordt omgezet in sterren. een mogelijkheid, voorgesteld in recente theoretische modellen, is dat de vroege fase van de vorming van sterrenstelsels een tijdperk omvat waarin sterrenstelsels een grote hoeveelheid gas bevatten, maar nog steeds inefficiënt zijn in het vormen van sterren. Direct bewijs van zo'n donkere fase is tot nu toe ongrijpbaar geweest, echter - tenslotte donkere sterrenstelsels zenden niet veel zichtbaar licht uit. De waarneming van dergelijke sterrenstelsels zou daarom een ​​belangrijke leemte opvullen in ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels.

Er zijn manieren om donkere sterrenstelsels te identificeren, echter. Een internationaal team onder leiding van Dr. Raffaella Anna Marino en Prof. Sebastiano Cantalupo van de afdeling Natuurkunde aan de ETH Zürich heeft nu precies dat gedaan, en was in staat om met ongekende efficiëntie de hemel af te zoeken naar potentiële donkere sterrenstelsels. Ze rapporteren hun resultaten in een paper dat vandaag is gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , en hebben ten minste zes sterke kandidaten voor donkere sterrenstelsels geïdentificeerd.

Om het obstakel te overwinnen dat hun doelobjecten donker zijn, het team gebruikte quasars als een soort zaklamp. Deze zenden intens ultraviolet licht uit, die op zijn beurt fluorescente emissie induceert in waterstofatomen, bekend als de Lyman-alpha-lijn. Als resultaat, het signaal van eventuele donkere sterrenstelsels in de buurt van de quasar krijgt een boost, ze zichtbaar te maken. Dergelijke fluorescerende verlichting is eerder gebruikt bij het zoeken naar donkere sterrenstelsels, maar Marino et al. zochten de buurt van quasars op grotere afstanden dan mogelijk was in eerdere waarnemingen.

Ze verzamelden de volledige spectrale informatie voor elk van de kandidaten voor het donkere sterrenstelsel. Diepe observaties - 10 uur voor elk van de zes quasarvelden die ze bestudeerden - stelden Marino en haar collega's in staat om kandidaten van donkere sterrenstelsels efficiënt te onderscheiden van andere bronnen. Van aanvankelijk 200 Lyman-alpha-stralers, een half dozijn regio's bleven over waarvan het onwaarschijnlijk is dat het normale stervormende stellaire populaties zijn, waardoor ze robuuste kandidaten zijn voor donkere sterrenstelsels.

De vooruitgang in het waarnemingsvermogen is mogelijk geworden dankzij het instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory (ESO) in Chili. In essentie, eerdere studies waren beperkt tot het afbeelden van een relatief smalle frequentieband, waarvoor specifieke filters ontworpen moesten worden. Met het MUSE-instrument kon in plaats daarvan 'blind' - zonder filters - worden gejaagd op donkere sterrenstelsels rond quasars op grotere afstanden van de aarde dan tot nu toe mogelijk was geweest.