Een team van astronomen heeft de Atacama Large (Sub)millimeter Array (ALMA) gebruikt om gedetailleerde beelden te maken van enkele van de vroegste sterrenstelsels in het universum. Deze beelden onthullen de aanwezigheid van spiraal- en balkspiraalstructuren in deze verre sterrenstelsels, die lijken op de meest voorkomende vormen van sterrenstelsels die we vandaag de dag zien.

‘Deze waarnemingen transformeren ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels’, zegt Richard S. Ellis, hoogleraar astrofysica aan het University College London (UCL) en co-auteur van een van de twee nieuwe onderzoeken die in Nature zijn gepubliceerd. ‘Er werd aangenomen dat de vroegste sterrenstelsels chaotisch en onregelmatig zouden zijn geweest, en het is een grote verrassing om te ontdekken dat ze slechts een paar honderd miljoen jaar na de oerknal geordende, roterende structuren hebben die lijken op moderne spiraalstelsels.’

Het vroege universum was een chaotische plek, gevuld met gas, stof en de overblijfselen van de oerknal. Astronomen hadden verwacht dat de eerste sterrenstelsels die zouden ontstaan ​​klein en onregelmatig zouden zijn, met weinig structuur. Uit de nieuwe ALMA-waarnemingen blijkt echter dat sommige van deze vroege sterrenstelsels eigenlijk behoorlijk groot en goed georganiseerd waren, met spiraalarmen en -staven die vergelijkbaar waren met die van hedendaagse sterrenstelsels.

De waarnemingen suggereren ook dat deze vroege sterrenstelsels veel sneller sterren vormden dan de huidige sterrenstelsels. Dit is duidelijk zichtbaar in de heldere, gloeiende centra van de sterrenstelsels, gebieden met intense stervorming.

De nieuwe bevindingen dagen ons huidige begrip van de evolutie van sterrenstelsels uit en suggereren dat het vroege heelal wellicht een complexere en diversere plek was dan eerder werd gedacht.

‘We kijken naar een moment in de geschiedenis van het universum waarin we geloven dat de sterrenstelsels nog maar ongeveer een miljard jaar oud waren’, zegt Takuma Izumi, onderzoeker bij het National Astronomical Observatory of Japan en hoofdauteur van een van de onderzoeken. "Dat is alsof je naar een babyfoto van het huidige heelal kijkt, en het is verbazingwekkend om te zien hoe ontwikkeld en gestructureerd deze vroege sterrenstelsels lijken te zijn."

De ALMA-waarnemingen maken deel uit van een groter project genaamd de Atacama Large (Sub)millimeter Aperture Survey (ATLAS), waarbij ALMA wordt gebruikt om het verre heelal in ongekend detail in beeld te brengen. De nieuwe beelden van ATLAS bieden astronomen een schat aan nieuwe informatie over het vroege heelal, en stellen ons huidige begrip van hoe sterrenstelsels ontstaan ​​en evolueren op de proef.

‘Deze nieuwe waarnemingen veranderen echt de manier waarop we over het vroege heelal denken’, zegt Chris Carilli, directeur van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) in Socorro, New Mexico, VS, en co-auteur van een van de onderzoeken. ‘Het is duidelijk dat het vroege heelal een veel complexere en dynamischere plek was dan we ons ooit hadden kunnen voorstellen.’