Al decenia, ruimte- en grondtelescopen hebben ons spectaculaire beelden van sterrenstelsels opgeleverd. Deze bouwstenen van het universum bevatten gewoonlijk enkele miljoenen tot meer dan een biljoen sterren en kunnen in grootte variëren van enkele duizenden tot enkele honderdduizenden lichtjaren. Wat we typisch zien in een afbeelding van een melkwegstelsel zijn de sterren, gas en stof waaruit deze uitgestrekte systemen bestaan.

Maar er is een verborgen onderdeel van sterrenstelsels dat niet genoeg zichtbaar licht uitstraalt om te kunnen zien. Dit onderdeel, een gas dat aanwijzingen bevat over hoe sterrenstelsels in de loop van de tijd in omvang groeien, is het onderwerp van een recente studie door een team van onderzoekers, waaronder Christopher Dupuis, Universitair docent Sanchayeeta Borthakur, Mansi Padave en Rolf Jansen van de School of Earth and Space Exploration met Rachael Alexandroff van de Universiteit van Toronto en Timothy Heckman van de Johns Hopkins University. De resultaten van hun onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Het gas dat het team bestudeerde, bevindt zich in de uitgebreide schijf van sterrenstelsels, een gebied dat het 'circumgalactische medium' wordt genoemd, " een grote halo rond elk sterrenstelsel dat onder zijn zwaartekracht staat. Sterrenstelsels die lijken op de Melkweg hebben stellaire schijven zo groot als 200, 000 lichtjaar in doorsnede met uitgebreide schijven die meer dan twee keer zo groot kunnen zijn.

"Uitgebreide schijven spelen een belangrijke rol in hoe sterrenstelsels groeien, " legde hoofdauteur en afgestudeerde student Dupuis uit. "Terwijl het gas van het circumgalactische medium naar de uitgebreide schijf reist, het zal uiteindelijk worden omgezet in nieuwe sterren."

Omdat dit gas niet genoeg zichtbaar licht uitstraalt om het te kunnen zien, het is moeilijk om het buiten sterrenstelsels te detecteren. Wetenschappers hebben van oudsher een helder object gebruikt, een quasar genoemd, gelegen achter de melkweg die wordt bestudeerd. Ze meten het licht van de quasar en bepalen vervolgens hoeveel ervan "verloren" (geabsorbeerd) wordt door het gas dat zich rond de melkweg bevindt.

In dit onderzoek, echter, het team gebruikte een relatief nieuwe techniek. Met behulp van gegevens van de Hubble-ruimtetelescoop en het MMT-observatorium, ze analyseerden het licht van een achtergrondsterrenstelsel (in plaats van een quasar) om de metingen te verkrijgen. Hierdoor konden ze een schatting maken van de grootte van de gaswolk.

"Deze twee datasets stelden ons in staat om te vergelijken hoe het gas in de verlengde schijf beweegt ten opzichte van de sterren en stelden ons in staat te bevestigen dat het gas zich in de verlengde schijf van de melkweg bevond, ’ zei Dupuis.

"Hoewel we geloofden dat de meeste sterrenstelsels in het verleden grote gasschijven zouden hebben die uiteindelijk sterren zoals de zon vormden, er was weinig waarnemingsbevestiging, " voegde co-auteur Borthakur toe. "Dit resultaat verstevigt ons begrip van wat de sterren voedde die we vandaag vinden, inclusief onze zon."

Het onderzoeksteam hoopt dat toekomstige projecten deze nieuwe techniek kunnen gebruiken om grote aantallen sterrenstelsels te bestuderen zodra de constructie van de volgende generatie, telescopen op de grond is later dit decennium voltooid. Telescopen zoals de Giant Magellan Telescope (GMT), waarvan ASU een partner is, in staat zal zijn om gegevens te verzamelen over tientallen verschillende systemen die vergelijkbaar zijn met de onze, en daaropvolgende studies van uitgebreide schijven en hun eigenschappen zullen helpen bij ons begrip van de groei van sterrenstelsels.

"Het gebruik van sterrenstelsels als achtergrondbronnen zal een revolutie teweegbrengen in ons begrip van de grote gasreservoirs rond sterrenstelsels die cruciaal zijn voor stervorming, " zei Borthakur. "Met een krachtige telescoop zoals de GMT, we zullen in staat zijn om veel meer zichtlijnen te krijgen om deze verborgen structuren in kaart te brengen door overvloedige, vage achtergrondsterrenstelsels in plaats van alleen de zeldzame heldere quasars als lichtbronnen."