Onderzoekers die beelden van de James Webb-ruimtetelescoop van NASA analyseerden, ontdekten dat sterrenstelsels in het vroege heelal vaak plat en langwerpig waren, zoals surfplanken en noedels, en zelden rond.
"Ongeveer 50 tot 80 procent van de sterrenstelsels die we bestuderen, lijken plat in twee dimensies", legt eerste auteur Viraj Pandya uit, een NASA Hubble Fellow aan de Columbia University in New York. ‘Sterrenstelsels die op noedels of surfplanken lijken, lijken heel gebruikelijk te zijn in het vroege heelal, wat verrassend is omdat ze in de buurt niet zo vaak voorkomen.
Het team concentreerde zich op een groot aantal nabij-infraroodbeelden van Webb, bekend als de Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS)-enquête, en selecteerde sterrenstelsels die naar schatting bestonden toen het universum 600 miljoen tot 6 miljard jaar oud was.
De meest verre sterrenstelsels zien eruit als surfplanken en noedels, terwijl andere de vorm hebben van frisbees en volleyballen. “Volleybal” of bolvormige sterrenstelsels zijn het meest compacte type van de kosmische “oceaan” en het minst vaak ontdekt. Vliegende schijven zijn zo groot als surfplanken en spaghettistelsels aan de horizon, maar komen veel vaker voor dichter bij de kust in het nabije heelal. (Vergelijk in onderstaande afbeelding).
Pandya's team identificeerde vier hoofdclassificaties, zoals de driedimensionale objecten en dwarsdoorsneden die hierboven zijn weergegeven. Ze zijn gerangschikt van minst naar meest voorkomend.
Linksboven onthulde het onderzoek van Webb een classificatie die zeldzaam was in het vroege heelal, maar tegenwoordig gebruikelijk is: sterrenstelsels in de vorm van bollen of volleyballen. Rechtsboven ziet u een platte schijf of vliegende schijf, die slechts iets vaker voorkomt.
De dominante vorm van vroege sterrenstelsels lijkt plat en langwerpig, zoals een surfplank linksonder, of een noedel rechtsonder. Van alle verre sterrenstelsels die ze tot nu toe hebben bestudeerd, zijn deze twee vormen goed voor ongeveer 50 tot 80 procent – een verrassing, aangezien deze vormen niet gebruikelijk zijn in nabijgelegen sterrenstelsels. Bron: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), VirajPandya (Columbia University), HaowenZhang (Universiteit van Arizona), Lucy Reading-Ikkanda (Simmons Foundation)
Als we de klok miljarden jaren geleden zouden kunnen terugdraaien, tot welke categorie zou de Melkweg behoren? "Onze beste inschatting is dat het misschien meer op een surfplank lijkt", zegt co-auteur Haowen Zhang, een doctoraalstudent aan de Universiteit van Arizona in Tucson. "Deze hypothese is gedeeltelijk gebaseerd op nieuw bewijsmateriaal van de Webb-telescoop: theoretici hebben de massa van de Melkweg miljarden jaren geleden geschat door 'de klok terug te draaien', wat correleert met de vorm van die tijd."
Deze verre sterrenstelsels zijn ook veel minder zwaar dan nabijgelegen spiraalvormige en elliptische sterrenstelsels – de voorlopers van massievere sterrenstelsels zoals het onze. ‘In het vroege heelal hadden sterrenstelsels een veel kortere tijd om te groeien’, zegt co-auteur Kartheik Iyer van Columbia University en een NASA Hubble-onderzoeker. "Het identificeren van andere categorieën van vroege sterrenstelsels is opwindend - er valt nu zoveel meer te analyseren. We kunnen nu de relatie tussen de vormen van sterrenstelsels en hun uiterlijk bestuderen en beter voorspellen hoe ze ontstonden in meer detail."
Dankzij de gevoeligheid, de hoge resolutiebeelden en de expertise van de Webb-telescoop op het gebied van infraroodlicht kon het team snel de kenmerken van veel CEERS-sterrenstelsels identificeren en hun driedimensionale geometrische modellen bouwen. Pandya zei ook dat hun werk niet mogelijk zou zijn zonder het uitgebreide onderzoek dat is gedaan door astronomen met behulp van NASA's Hubble-ruimtetelescoop.
Decennia lang heeft Hubble ons verbaasd met zijn beelden van enkele van de vroegste sterrenstelsels, te beginnen met zijn eerste waarnemingen in de diepe ruimte in 1995 en voortgezet met zijn baanbrekende waarnemingen, de Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Observation. Dergelijke deepsky-onderzoeken leveren meer statistische gegevens op, waardoor astronomen krachtige driedimensionale modellen kunnen maken van verre sterrenstelsels gedurende de hele kosmische tijd. Nu helpt Webb deze inspanningen te versterken door een schat aan gegevens toe te voegen over verre sterrenstelsels buiten het bereik van Hubble en het vroege heelal gedetailleerder dan ooit tevoren te onthullen.
Webbs beelden van het vroege heelal, die op oceaangolven leken, leveren nieuw bewijsmateriaal. Marc Huertas-Company, onderzoeker aan het Instituut voor Astrophysicon op de Canarische Eilanden, legde uit: ‘Hubble heeft al grote sterrenstelsels waargenomen. Maar de onderzoekers vroegen zich nog steeds af: zou het beter zijn om meer details te laten zien als het gevoelig zou zijn voor infrarood licht? Webb bevestigde dat Hubble geen extra kenmerken heeft gemist in de sterrenstelsels die ze tegelijkertijd hebben waargenomen. Bovendien liet Webb ons ook veel verder weg gelegen sterrenstelsels met vergelijkbare vormen zien, allemaal tot in de kleinste details.
Er zijn nog steeds hiaten in onze kennis - niet alleen hebben onderzoekers een grotere steekproefomvang van Webb nodig om de eigenschappen en precieze locaties van verre sterrenstelsels verder te verfijnen, ze moeten ook veel tijd besteden aan het aanpassen en bijwerken van hun modellen om de precieze geometrie van verre sterrenstelsels beter weer te geven. "Dit zijn slechts vroege resultaten", zegt co-auteur Elizabeth McGrath, universitair hoofddocent aan het Colby College in Waterville, Maine. "We moeten dieper in de gegevens duiken om erachter te komen wat er precies aan de hand is, maar we zijn erg enthousiast over deze vroege trends."
Samengestelde bron: ScitechDaily