Een internationaal team van astronomen, gedeeltelijk gefinancierd door NASA, heeft de verste sterrenstelselgroep gevonden die tot nu toe is geïdentificeerd. EGS77 genoemd, het trio van sterrenstelsels dateert uit een tijd dat het universum slechts 680 miljoen jaar oud was, of minder dan 5% van de huidige leeftijd van 13,8 miljard jaar.

Belangrijker, waarnemingen tonen aan dat de sterrenstelsels deelnemen aan een ingrijpende kosmische make-over die reïonisatie wordt genoemd. Het tijdperk begon toen het licht van de eerste sterren de aard van waterstof in het hele universum veranderde op een manier die lijkt op een bevroren meer dat in de lente smelt. Dit veranderde het donker, lichtdovende vroege kosmos in de kosmos die we vandaag om ons heen zien.

"Het jonge universum was gevuld met waterstofatomen, die ultraviolet licht zo verzwakken dat ze ons zicht op vroege sterrenstelsels blokkeren, " zei James Rhoads van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die de bevindingen op 5 januari presenteerde tijdens de 235e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Honolulu. "EGS77 is de eerste melkweggroep die betrapt wordt op het opruimen van deze kosmische mist."

Hoewel er meer afgelegen individuele sterrenstelsels zijn waargenomen, EGS77 is de verste melkweggroep tot nu toe en toont de specifieke golflengten van ver-ultraviolet licht dat door re-ionisatie is onthuld. Deze emissie, genaamd Lyman alfa-licht, is prominent aanwezig in alle leden van EGS77.

In de vroegste fase, het universum was een gloeiend plasma van deeltjes, inclusief elektronen, protonen, atoomkernen, en licht. Atomen konden nog niet bestaan. Het universum was in een geïoniseerde staat, vergelijkbaar met het gas in een verlichte neonreclame of tl-buis.

Nadat het heelal ongeveer 380 was uitgebreid en afgekoeld, 000 jaar, elektronen en protonen gecombineerd tot de eerste atomen - meer dan 90% daarvan waterstof. Honderden miljoenen jaren later, dit gas vormde de eerste sterren en sterrenstelsels. Maar de aanwezigheid van dit overvloedige gas vormt een uitdaging voor het spotten van sterrenstelsels in het vroege heelal.

Waterstofatomen absorberen gemakkelijk ver-ultraviolet licht en zenden het snel weer uit, bekend als Lyman-alfa-emissie. met een golflengte van 121,6 nanometer. Toen de eerste sterren zich vormden, een deel van het licht dat ze produceerden kwam overeen met deze golflengte. Omdat Lyman-alfalicht gemakkelijk interageert met waterstofatomen, het kon niet ver reizen voordat het gas het in willekeurige richtingen verspreidde.

"Intens licht van sterrenstelsels kan het omringende waterstofgas ioniseren, bellen vormen waardoor sterrenlicht vrij kan reizen, " zei teamlid Vithal Tilvi, een onderzoeker aan de Arizona State University in Tempe. "EGS77 heeft een grote bel gevormd waardoor het licht zonder veel demping naar de aarde kan reizen. bellen zoals deze groeiden rond alle sterrenstelsels en vulden de intergalactische ruimte, het universum opnieuw te ioniseren en de weg vrij te maken voor licht om door de kosmos te reizen."

EGS77 werd ontdekt als onderdeel van het Cosmic Deep And Wide Narrowband (Cosmic DAWN) onderzoek, waarvoor Rhoads als hoofdonderzoeker fungeert. Het team heeft een klein gebied in het sterrenbeeld Boötes in beeld gebracht met behulp van een op maat gemaakt filter op de Extremely Wide-Field InfraRed Imager (NEWFIRM) van de National Optical Astronomy Observatory, die was bevestigd aan de 4-meter Mayall-telescoop van Kitt Peak National Observatory in de buurt van Tucson, Arizona.

Omdat het heelal uitdijt, Lyman alpha light van EGS77 is tijdens zijn reizen uitgerekt, dus astronomen detecteren het eigenlijk op nabij-infrarode golflengten. We kunnen deze sterrenstelsels nu niet in zichtbaar licht zien omdat dat licht begon met kortere golflengten dan Lyman alfa en werd verstrooid door de mist van waterstofatomen.

Om verre kandidaten te helpen selecteren, de onderzoekers vergeleken hun afbeeldingen met openbaar beschikbare gegevens van dezelfde regio die zijn gemaakt door NASA's Hubble- en Spitzer-ruimtetelescopen. Sterrenstelsels die helder verschijnen in nabij-infraroodbeelden werden getagd als mogelijkheden, terwijl degenen die in zichtbaar licht verschenen, werden afgewezen omdat ze te dichtbij waren.

Het team bevestigde de afstanden tot de sterrenstelsels van EGS77 met behulp van de Multi-Object Spectrometer for Infra-Red Exploration (MOSFIRE) op de Keck I-telescoop van het W.M. Keck Observatory op Maunakea, Hawaii. De drie sterrenstelsels vertonen allemaal Lyman-alfa-emissielijnen op enigszins verschillende golflengten, weerspiegeld enigszins verschillende afstanden. De afstand tussen aangrenzende sterrenstelsels is ongeveer 2,3 miljoen lichtjaar, of iets dichterbij dan de afstand tussen de Andromeda-melkweg en onze eigen Melkweg.

Een paper waarin de bevindingen worden beschreven, onder leiding van Tilvi, is ingediend bij Het astrofysische tijdschrift .

"Hoewel dit de eerste melkweggroep is die wordt geïdentificeerd als verantwoordelijk voor kosmische reïonisatie, toekomstige NASA-missies zullen ons veel meer vertellen, "Zei co-auteur Sangeeta Malhotra van Goddard. "De komende James Webb Space Telescope is gevoelig voor Lyman-alfa-emissie van nog zwakkere sterrenstelsels op deze afstanden en kan meer sterrenstelsels vinden binnen EGS77."

Astronomen verwachten dat soortgelijke re-ionisatiebellen uit dit tijdperk zeldzaam en moeilijk te vinden zullen zijn. NASA's geplande Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) kan mogelijk aanvullende voorbeelden ontdekken, deze belangrijke overgang in de kosmische geschiedenis verder te belichten.