Een internationale groep wetenschappers onder leiding van de RIKEN Cluster for Pioneering Research heeft waarnemingen van de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) van de ESO Very Large Telescope (VLT) in Chili en de Suprime-Cam van de Subaru-telescoop gebruikt om gedetailleerde waarnemingen te doen van de filamenten van gas die sterrenstelsels verbinden in een groot, verre proto-cluster in het vroege heelal.

Op basis van directe waarnemingen, dat vonden ze, in overeenstemming met de voorspellingen van het koude donkere-materiemodel voor de vorming van sterrenstelsels, de filamenten zijn uitgebreid, strekt zich uit over meer dan 1 miljoen parsecs - een parsec is iets meer dan drie lichtjaar - en levert de brandstof voor intense vorming van sterren en de groei van superzware zwarte gaten in de proto-cluster.

de waarnemingen, die een zeer gedetailleerde kaart van de filamenten vormen, zijn gemaakt op SSA22, een enorme proto-cluster van sterrenstelsels op ongeveer 12 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Waterman, waardoor het een structuur is van het zeer vroege heelal.

De bevindingen, gepubliceerd in Wetenschap , nieuwe inzichten geven in de vorming van sterrenstelsels. Ooit was het dominante geloof dat sterrenstelsels zich vormden en vervolgens van onderaf in clusters organiseerden, maar nu, algemeen wordt aangenomen dat filamenten in het universum de vorming van clusters van sterrenstelsels aanwakkerden op plaatsen waar de filamenten elkaar kruisten, het creëren van dichte gebieden van materie. In overeenstemming hiermee, de groep ontdekte dat de kruising tussen de enorme filamenten die ze identificeerden de thuisbasis is van actieve galactische kernen - superzware zwarte gaten - en "starbursting" sterrenstelsels die zeer actieve stervorming hebben. Ze bepalen hun locatie aan de hand van waarnemingen die zijn gedaan met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en de W.M. Keck Observatory.

Hun waarnemingen zijn gebaseerd op de detectie van de bekende Lyman-alfastraling - ultraviolet licht dat wordt geproduceerd wanneer neutraal waterstofgas wordt geïoniseerd en vervolgens terugkeert naar de grondtoestand - met behulp van het MUSE-instrument. De straling bleek intens te zijn - te hoog om afkomstig te zijn van de ultraviolette achtergrondstraling van het universum. Hun berekeningen gaven aan dat de hoge straling waarschijnlijk werd veroorzaakt door stervormende sterrenstelsels en de vorming van zwarte gaten.

Volgens Hideki Umehata van het RIKEN Cluster for Pioneering Research en de University of Tokyo, de eerste auteur van het artikel, "Dit suggereert heel sterk dat gas dat onder de zwaartekracht langs de filamenten valt, de vorming van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten veroorzaakt, het universum de structuur geven die we vandaag zien.

"Eerdere waarnemingen hadden aangetoond dat er emissies van gasklompen die zich buiten de sterrenstelsels uitstrekken, maar nu hebben we duidelijk kunnen aantonen dat deze filamenten extreem lang zijn, zelfs verder gaan dan de rand van het veld dat we bekeken. Dit voegt geloofwaardigheid toe aan het idee dat deze filamenten in feite de intense activiteit aandrijven die we zien in de sterrenstelsels in de filamenten."

Co-auteur Michele Fumagalli van Durham University, VK, zei, "Het is heel opwindend om voor het eerst duidelijk meerdere en uitgebreide filamenten in het vroege universum te zien. We hebben eindelijk een manier om deze structuren rechtstreeks in kaart te brengen, en om hun rol in het reguleren van de vorming van superzware zwarte gaten en sterrenstelsels in detail te begrijpen."