Twee nieuwe studies van de Universiteit van Melbourne zullen de grootste, krachtigste en meest complexe ruimtetelescoop ooit gebouwd om sterrenstelsels te ontdekken die nog nooit eerder door de mensheid zijn gezien.

De papers zijn gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift en de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society en laten zien dat NASA's James Webb Space Telescope, gepland voor lancering eind volgend jaar, zal verborgen sterrenstelsels onthullen.

Krachtige lichten die 'quasars' worden genoemd, zijn de helderste objecten in het universum. Aangedreven door superzware zwarte gaten tot een biljoen keer de massa van onze zon, ze overtreffen hele sterrenstelsels van miljarden sterren. Simulaties geleid door Science Ph.D. kandidaat, Madeline Marshall, laten zien dat zelfs de Hubble-ruimtetelescoop van NASA geen sterrenstelsels kan zien die momenteel door deze quasars worden verborgen, de James Webb-telescoop zal voorbij de schittering kunnen komen.

"Webb zal de mogelijkheid bieden om deze zeer verre gaststelsels voor de eerste keer te observeren, " zei Marshall, die haar onderzoek deed bij het ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D).

"Dat kan ons helpen vragen te beantwoorden als:hoe kunnen zwarte gaten zo snel zo groot worden? Is er een verband tussen de massa van de melkweg en de massa van het zwarte gat, zoals we die in het nabije heelal zien?"

Hoewel bekend is dat quasars zich in de centra van sterrenstelsels bevinden, het was moeilijk te zeggen hoe die sterrenstelsels eruitzien en hoe ze zich verhouden tot sterrenstelsels zonder quasars.

"Uiteindelijk, De waarnemingen van Webb zouden nieuwe inzichten moeten opleveren in deze extreme systemen, "Zei ASTRO 3-D co-auteur Stuart Wyithe van de Universiteit van Melbourne. "De gegevens die het verzamelt, zullen ons helpen begrijpen hoe een zwart gat in slechts een miljard jaar zou kunnen uitgroeien tot een miljard keer zoveel als onze zon. Deze grote zwarte gaten zouden niet zo vroeg moeten bestaan, omdat ze niet genoeg tijd hebben gehad om zo groot te worden."

Het team van de Universiteit van Melbourne werkte samen met onderzoekers uit de VS, China, Duitsland, en Nederland om de Hubble-ruimtetelescoop te gebruiken om deze sterrenstelsels te observeren. Vervolgens gebruikten ze een ultramoderne computersimulatie genaamd BlueTides, die werd ontwikkeld door een team onder leiding van ASTRO 3-D vooraanstaande bezoeker, Tiziana Di Matteo, van de Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania, ONS.

"BlueTides is ontworpen om de vorming en evolutie van sterrenstelsels en quasars in de eerste miljard jaar van de geschiedenis van het universum te bestuderen, " zei Yueying Ni van de Carnegie Mellon University, die de BlueTides-simulatie heeft uitgevoerd. "Het grote kosmische volume en de hoge ruimtelijke resolutie stellen ons in staat om die zeldzame quasar-gastheren op statistische basis te bestuderen."

Het team gebruikte deze simulaties om te bepalen wat de camera's van Webb zouden zien als het observatorium deze verre systemen zou bestuderen. Ze ontdekten dat het mogelijk zou zijn om het gaststelsel van de quasar te onderscheiden, hoewel het nog steeds een uitdaging is vanwege de kleine omvang van de melkweg aan de hemel.

Ze ontdekten ook dat de sterrenstelsels die quasars huisvesten, meestal kleiner waren dan gemiddeld, die slechts ongeveer 1/30 van de diameter van de Melkweg beslaat, ondanks dat het bijna net zoveel massa bevat als ons melkwegstelsel.

"De gaststerrenstelsels zijn verrassend klein in vergelijking met het gemiddelde sterrenstelsel op dat moment, ’ zei Marshall.