De Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA is een nieuwe missie begonnen om licht te werpen op de evolutie van de vroegste sterrenstelsels in het heelal. Het BUFFALO-onderzoek zal zes massieve clusters van sterrenstelsels en hun omgeving observeren. De eerste waarnemingen tonen de melkwegcluster Abell 370 en een groot aantal uitvergrote, sterrenstelsels met zwaartekrachtlenzen eromheen.

Leren over de vorming en evolutie van de allereerste sterrenstelsels in het heelal is cruciaal voor ons begrip van de kosmos. Hoewel de Hubble-ruimtetelescoop van NASA/ESA al enkele van de meest verre sterrenstelsels heeft gedetecteerd, hun aantal is klein, waardoor het moeilijk is voor astronomen om te bepalen of ze het heelal als geheel vertegenwoordigen.

Enorme melkwegclusters zoals Abell 370, die zichtbaar is in deze nieuwe afbeelding, kan astronomen helpen om meer van deze verre objecten te vinden. De immense massa's van clusters van sterrenstelsels zorgen ervoor dat ze fungeren als kosmische vergrootglazen. De massa van een cluster buigt en vergroot het licht van verder verwijderde objecten erachter, het blootleggen van objecten die anders te zwak zijn voor zelfs Hubble's gevoelige visie. Met behulp van deze kosmologische truc - bekend als sterke zwaartekrachtlensing - kan Hubble enkele van de vroegste en meest verre sterrenstelsels in het heelal verkennen.

Talloze sterrenstelsels zijn voorzien van een lens door de massa van Abell 370. De meest verbluffende demonstratie van zwaartekrachtlensvorming is te zien net onder het midden van de cluster. Bijgenaamd "de Draak", deze uitgebreide functie bestaat uit een veelvoud van gedupliceerde afbeeldingen van een spiraalstelsel dat buiten de cluster ligt.

Deze afbeelding van Abell 370 en zijn omgeving is gemaakt als onderdeel van het nieuwe Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations (BUFFALO) onderzoek. Dit project, geleid door Europese astronomen van het Niels Bohr Institute (Denemarken) en Durham University (VK), is ontworpen om het succesvolle Frontier Fields-project op te volgen. 101 Hubble-banen - wat overeenkomt met 160 uur kostbare observatietijd - zijn gewijd aan het verkennen van de zes clusters van Frontier Field-sterrenstelsels. Deze aanvullende waarnemingen richten zich op de regio's rond de clusters van sterrenstelsels, waardoor een groter gezichtsveld mogelijk is.

BUFFALO's belangrijkste missie, echter, is om te onderzoeken hoe en wanneer de meest massieve en lichtgevende sterrenstelsels in het heelal zijn gevormd en hoe de vroege vorming van sterrenstelsels verband houdt met de assemblage van donkere materie. Hierdoor kunnen astronomen bepalen hoe snel sterrenstelsels zich hebben gevormd in de eerste 800 miljoen jaar na de oerknal, wat de weg vrijmaakt voor waarnemingen met de aanstaande NASA/ESA/CSA James Webb-ruimtetelescoop.

Gedreven door de waarnemingen van de Frontier Fields, BUFFALO zal de verste sterrenstelsels ongeveer tien keer efficiënter kunnen detecteren dan zijn voorloper. Het BUFFALO-onderzoek zal ook profiteren van andere ruimtetelescopen die de regio's rond de clusters al hebben waargenomen. Deze datasets zullen worden meegenomen in de zoektocht naar de eerste sterrenstelsels.

De uitgebreide gezichtsvelden zullen ook een betere driedimensionale kartering mogelijk maken van de massaverdeling - van zowel gewone als donkere materie - binnen elk cluster van sterrenstelsels. Deze kaarten helpen astronomen om meer te weten te komen over de evolutie van de clusters van sterrenstelsels met een lens en over de aard van donkere materie.