science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Een enorme supercluster van sterrenstelsels in het vroege heelal

Een afbeelding in valse kleuren van de ver-infrarode emissie van een enorme protocluster van sterrenstelsels (in de cirkel) daterend uit het tijdperk ongeveer 1,4 miljard jaar na de oerknal. Astronomen hebben diepe optische en infraroodwaarnemingen van het complex gedaan en zijn tot de conclusie gekomen dat de stervormingsprocessen die aan het werk zijn, hoewel uitzonderlijk actief, over het algemeen dezelfde processen lijken te volgen als in onze melkweg. Krediet:NASA/ESA/Herschel; Miller et al.

De structuur van het universum wordt vaak beschreven als een kosmisch web van filamenten, knopen en holtes, waarbij de knopen clusters van sterrenstelsels zijn, de grootste zwaartekrachtgebonden objecten die we kennen. Men denkt dat deze knooppunten zijn gezaaid door dichtheidsfluctuaties met kleine amplitude, zoals die waargenomen in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) die groeide totdat ze instortten in de structuren die we vandaag zien. Hoewel de CMB goed wordt begrepen en de details van de huidige clusters van sterrenstelsels goed zijn beschreven, missen de tussenliggende fasen van de evolutie voldoende waarnemingen om de modellen te beperken. Traditionele zoekopdrachten naar clusters van sterrenstelsels gaan ervan uit dat deze objecten genoeg tijd hebben gehad om te equilibreren, zodat het intergalactische gas voldoende is opgewarmd om te worden gedetecteerd in röntgenstraling. Om de verder verwijderde sterrenstelsels en protoclusters te detecteren die te zwak zijn om in de röntgenstraling te detecteren, gebruiken astronomen in plaats daarvan hun heldere infrarood- of submillimeter-emissie.

De supercluster SPT2349-56, ontdekt in de submillimeterband door de Zuidpooltelescoop, is zo ver weg dat zijn licht al meer dan twaalf miljard jaar reist. Het herbergt meer dan dertig submillimeter heldere sterrenstelsels en tientallen andere lichtgevende en/of spectroscopisch bevestigde stervormende sterrenstelsels. Het is een van de meest actieve stervormende complexen die we kennen en produceert meer dan tienduizend sterren per jaar. Een van de heldere bronnen lijkt de samensmelting van meer dan twintig sterrenstelsels te zijn. De stellaire massa van het systeem was echter niet bekend, waardoor het bijvoorbeeld onmogelijk was om te weten of de enorme uitbarsting van sterren het resultaat was van een buitengewone efficiëntie of gewoon ontstond omdat het systeem zo extreem groot was.

CfA-astronoom Matthew Ashby was lid van een team dat nu zeer diepe waarnemingen heeft gedaan bij optische en infrarode golflengten om de stellaire massa's te verkrijgen door middel van spectrale energieverdeling (SED)-analyses. Ze gebruikten de Gemini- en Hubble-ruimtetelescopen om optische / bijna-infraroodfluxmetingen te verkrijgen en Spitzer's IRAC-camera voor de infraroodflux. Om de SED's te modelleren, moeten de vele gedetecteerde puntbronnen op alle golflengten op elkaar worden afgestemd. Dit is een complexe onderneming en de wetenschappers beschrijven de processen om dit te doen, terwijl ze ook de ernstige vermenging aanpakken die kan optreden als gevolg van onvoldoende ruimtelijke resolutie in het infrarood.

Volgens hun resultaten gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vinden de astronomen dat de stellaire massa in deze oercluster, vergeleken met zijn stervormingssnelheid, dicht bij de waarde ligt die wordt gemeten in nabije ("normale") sterrenstelsels, een conclusie die suggereert dat de stervormingsprocessen aan het werk vergelijkbaar zijn met die in het lokale universum. De cluster vertoont echter een tekort aan moleculair gas, wat suggereert dat de activiteit het einde van deze tumultueuze fase nadert, aangezien de gasvormige grondstof voor sterren wordt afgevoerd. + Verder verkennen

Een enorme protocluster van samensmeltende sterrenstelsels in het vroege heelal