Een team van astronomen heeft een nieuwe manier ontdekt om de mysteries te ontrafelen van hoe de eerste sterrenstelsels zich vormden en evolueerden.

In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Astrofysische journaalbrieven , hoofdauteur Dawn Erb van de Universiteit van Wisconsin-Milwaukee en haar team gebruikten voor de allereerste keer nieuwe mogelijkheden bij W. M. Keck Observatory op Maunakea, Hawaii om Q2343-BX418 te onderzoeken, een kleine, jonge melkweg op ongeveer 10 miljard lichtjaar afstand van de aarde.

Dit verre sterrenstelsel is een analoog voor jongere sterrenstelsels die te zwak zijn om in detail te bestuderen, waardoor het een ideale kandidaat is om meer te leren over hoe sterrenstelsels eruit zagen kort na de geboorte van het universum.

BX418 trekt ook de aandacht van astronomen omdat zijn gashalo een speciaal soort licht afgeeft.

"In de afgelopen jaren we hebben geleerd dat de gasvormige halo's die sterrenstelsels omringen, gloeien met een bepaalde ultraviolette golflengte die Lyman-alfa-emissie wordt genoemd. Er zijn veel verschillende theorieën over wat deze Lyman-alfa-emissie veroorzaakt in de halo's van sterrenstelsels, maar in ieder geval een deel ervan is waarschijnlijk te wijten aan licht dat oorspronkelijk wordt geproduceerd door stervorming in de melkweg en wordt geabsorbeerd en opnieuw uitgezonden door gas in de halo, ' zei Erb.

Erbs-team, waaronder Charles Steidel en Yuguang Chen van Caltech, gebruikte een van de nieuwste instrumenten van het observatorium, de Keck Cosmic Web Imager (KCWI), een gedetailleerde spectrale analyse van de gashalo van de BX418 uit te voeren; zijn eigenschappen zouden aanwijzingen kunnen geven over de sterren die zich in de melkweg vormen.

"De meeste gewone materie in het universum heeft niet de vorm van een ster of een planeet, maar benzine. En het meeste van dat gas bestaat niet in sterrenstelsels, maar om en tussen hen, ' zei Erb.

De halo is waar gas het systeem binnenkomt en verlaat. Het gas dat sterrenstelsels omringt, kan ze van brandstof voorzien; gas uit een melkwegstelsel kan ook ontsnappen in de halo. Deze in- en uitstroom van gas beïnvloedt het lot van sterren.

"De instroom van nieuw gas dat een melkwegstelsel binnendringt, levert brandstof voor nieuwe stervorming, terwijl de uitstroom van gas het vermogen van een melkwegstelsel om sterren te vormen door gas te verwijderen, beperkt, " zegt Erb.

"Dus, het begrijpen van de complexe interacties die plaatsvinden in deze gasvormige halo is de sleutel om erachter te komen hoe sterrenstelsels sterren vormen en evolueren."

Dit onderzoek maakt deel uit van een groot lopend onderzoek dat Steidel al vele jaren leidt. Eerder, Het team van Steidel bestudeerde de BX418 met andere instrumenten in het Keck Observatory.

Deze meest recente studie met KCWI voegt detail en duidelijkheid toe aan het beeld van de melkweg en zijn gashalo die voorheen niet mogelijk was; het instrument is speciaal ontworpen om piekerige stromen van zwak gas te bestuderen die sterrenstelsels met elkaar verbinden, bekend als het kosmische web.

"Onze studie werd echt mogelijk gemaakt door het ontwerp en de gevoeligheid van dit nieuwe instrument. Het is niet zomaar een gewone spectrograaf, het is een integrale veldspectrograaf, wat betekent dat het een soort combinatie van camera en spectrograaf is, waar je een spectrum krijgt van elke pixel in de afbeelding, ' zei Erb.

De kracht van KCWI, gecombineerd met de locatie van de Keck-telescopen op Maunakea, waar de kijkomstandigheden tot de meest ongerepte op aarde behoren, biedt enkele van de meest gedetailleerde glimpen van de kosmos.

Het team van Erb gebruikte KCWI om spectra te nemen van de Lyman-alfa-emissie van de halo van BX418. Hierdoor konden ze het gas traceren, plot de snelheid en ruimtelijke omvang, maak vervolgens een 3D-kaart die de structuur van het gas en zijn gedrag toont.

De gegevens van het team suggereren dat de melkweg wordt omgeven door een ongeveer bolvormige uitstroom van gas en dat er aanzienlijke variaties zijn in de dichtheid en het snelheidsbereik van dit gas.

Erb zegt dat deze analyse de eerste in zijn soort is. Omdat het slechts op één sterrenstelsel is getest, andere sterrenstelsels moeten worden bestudeerd om te zien of deze resultaten typerend zijn.

Nu het team een ​​nieuwe manier heeft ontdekt om meer te weten te komen over de eigenschappen van de gasvormige halo, de hoop is dat verdere analyse van de gegevens die ze hebben verzameld en computersimulaties die de processen modelleren, aanvullende inzichten zullen opleveren in de kenmerken van de eerste sterrenstelsels in ons universum.

"Terwijl we werken aan het voltooien van meer gedetailleerde modellering, we zullen kunnen testen hoe de eigenschappen van Lyman-alfa-emissie in de gashalo gerelateerd zijn aan de eigenschappen van de sterrenstelsels zelf, die ons dan iets zal vertellen over hoe de stervorming in de melkweg het gas in de halo beïnvloedt, ' zei Erb.