Astronomen hebben enkele van de vroegste sterrenstelsels in het heelal geïdentificeerd.

Het team van het Institute for Computational Cosmology aan de Durham University en het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, heeft bewijs gevonden dat de zwakste satellietstelsels in een baan om ons eigen Melkwegstelsel tot de allereerste sterrenstelsels behoren die in ons heelal zijn gevormd.

Wetenschappers die aan dit onderzoek werken, hebben de bevinding beschreven als "enorm opwindend" en verklaren dat het vinden van enkele van de vroegste sterrenstelsels van het universum in een baan om de Melkweg "gelijk is aan het vinden van de overblijfselen van de eerste mensen die de aarde bewoonden".

De bevindingen van de onderzoeksgroep suggereren dat sterrenstelsels, waaronder Segue-1, laarzen ik, Tucana II en Ursa Major I zijn in feite enkele van de eerste sterrenstelsels die ooit zijn gevormd, vermoedelijk meer dan 13 miljard jaar oud.

Toen het heelal ongeveer 380 was, 000 jaar oud, de allereerste atomen gevormd. Dit waren waterstofatomen, het eenvoudigste element in het periodiek systeem. Deze atomen verzamelden zich in wolken en begonnen geleidelijk af te koelen en vestigden zich in de kleine klompjes of "halo's" van donkere materie die uit de oerknal kwamen.

Deze afkoelfase, bekend als de "kosmische donkere middeleeuwen", duurde ongeveer 100 miljoen jaar. Eventueel, het gas dat in de halo's was afgekoeld, werd onstabiel en begon sterren te vormen - deze objecten zijn de allereerste sterrenstelsels die ooit zijn gevormd.

Met de vorming van de eerste sterrenstelsels, het universum barstte in het licht, het beëindigen van de kosmische donkere middeleeuwen.

Dr. Sownak Bose, aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, werken met Dr. Alis Deason en Professor Carlos Frenk aan het ICC van Durham University, identificeerde twee populaties van satellietstelsels in een baan om de Melkweg.

De eerste was een zeer zwakke populatie bestaande uit de sterrenstelsels die gevormd werden tijdens de "kosmische donkere middeleeuwen". De tweede was een iets helderdere populatie bestaande uit sterrenstelsels die honderden miljoenen jaren later werden gevormd, ooit kon de waterstof die was geïoniseerd door de intense ultraviolette straling die door de eerste sterren werd uitgezonden, afkoelen tot zwaardere halo's van donkere materie.

Opmerkelijk, het team ontdekte dat een model van de vorming van sterrenstelsels dat ze eerder hadden ontwikkeld perfect overeenkwam met de gegevens, waardoor ze de vormingstijden van de satellietstelsels konden afleiden.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Professor Carlos Frenk, Directeur van Durham University's Institute for Computational Cosmology, zei:"Het vinden van enkele van de allereerste sterrenstelsels die zich in ons heelal hebben gevormd in een baan om de eigen achtertuin van de Melkweg, is het astronomische equivalent van het vinden van de overblijfselen van de eerste mensen die de aarde bewoonden. Het is enorm opwindend.

"Onze bevinding ondersteunt het huidige model voor de evolutie van ons heelal, het 'Lambda-koude-donkere-materie-model' waarin de elementaire deeltjes waaruit de donkere materie bestaat, de kosmische evolutie aandrijven."

De intense ultraviolette straling die door de eerste sterrenstelsels werd uitgezonden, vernietigde de resterende waterstofatomen door ze te ioniseren (hun elektronen uit te schakelen), waardoor het moeilijk wordt voor dit gas om af te koelen en nieuwe sterren te vormen.

Het proces van de vorming van sterrenstelsels kwam tot stilstand en er konden zich de komende miljard jaar geen nieuwe sterrenstelsels vormen.

Eventueel, de halo's van donkere materie werden zo massief dat zelfs geïoniseerd gas kon afkoelen. Melkwegvorming hervat, culminating in the formation of spectacular bright galaxies like our own Milky Way.

Dr. Sownak Bose, wie was een Ph.D. student at the ICC when this work began and is now a research fellow at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, said:"A nice aspect of this work is that it highlights the complementarity between the predictions of a theoretical model and real data.

"A decade ago, the faintest galaxies in the vicinity of the Milky Way would have gone under the radar. With the increasing sensitivity of present and future galaxy censuses, a whole new trove of the tiniest galaxies has come into the light, allowing us to test theoretical models in new regimes."

Dr. Alis Deason, who is a Royal Society University Research Fellow at the ICC, Durham-universiteit, said:"This is a wonderful example of how observations of the tiniest dwarf galaxies residing in our own Milky Way can be used to learn about the early Universe."