ALMA onthult verborgen structuren in de eerste sterrenstelsels in het heelal

Astronomen hebben, met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in het noorden van Chili, een kijkje genomen in het vroege heelal, om zo de bouwstenen van sterrenstelsels-in-wording te kunnen onderzoeken. De ALMA-beelden tonen het gas en stof in sterrenstelsels zoals ze er een miljard jaar na de oerknal uitzagen en geven een indruk van hoe de eerste schijfvormige sterrenstelsels zijn ontstaan. 

De astronomen hebben – in het kader van de zogeheten CRISTAL-survey – alles bij elkaar 39 sterrenstelsels onder de loep genomen, waarbij naast de ALMA-data ook nabij-infrarood-opnamen van de ruimtetelescopen Webb en Hubble zijn gebruikt. Op die manier kon het interstellaire medium in elk stelsel gedetailleerd in kaart worden gebracht. 

Een van de belangrijkste bevindingen is dat de stervormingsgebieden in de meeste sterrenstelsels grote ‘klonten’ vertonen met afmetingen van enkele duizenden lichtjaren. Daarnaast vertoont een deel van de stelsels tekenen van rotatie, wat erop wijst dat er al vroeg schijfvormige stelsels zijn gevormd – de voorlopers van de moderne spiraalstelsels, waartoe ook ons Melkwegstelsel behoort. 

Twee sterrenstelsels in het onderzoek vielen op. Het stelsel CRISTAL-13 bevat enorme wolken van kosmisch stof die het zichtbare licht van pasgeboren sterren tegenhouden. En CRISTAL-10 is een raadselachtig geval: de emissie van geïoniseerde koolstof in dit stelsel is ongewoon zwak in verhouding tot zijn helderheid in het infrarood. Deze combinatie komt alleen voor in zeldzame, sterk verduisterde sterrenstelsels zoals Arp 220, dat vermoedelijk het resultaat is van een botsing tussen twee stelsels. 

Door voor het eerst systematisch onderzoek te doen naar het koude gas in vroege sterrenstelsels, en dit te vergelijken met hun sterren en stof, heeft CRISTAL een nieuw venster geopend op de kosmische geschiedenis. De survey vormt de opmaat naar toekomstige waarnemingen die kunnen onthullen hoe vroege, turbulente sterrenstelsels zijn veranderd in de netjes geordende sterrenstelsels in ons lokale heelal.