Nieuwe waarnemingen, gedaan met ESO’s Very Large Telescope, leveren een belangrijke bijdrage aan onze kennis van de groei van jonge sterrenstelsels. Bij de grootste survey in zijn soort hebben astronomen ontdekt dat sterrenstelsels tijdens hun tienerjaren – de periode van ongeveer 3 tot 5 miljard jaar na de oerknal – hun eetgewoonten hebben veranderd. Aan het begin van die periode gaven zij de voorkeur aan een gelijkmatige aanvoer van gas, maar hun latere groei is voornamelijk te danken aan het kannibaliseren van kleinere stelsels. Astronomen weten al een tijdje dat de eerste sterrenstelsels veel kleiner waren dan de indrukwekkende spiraalvormige en elliptische stelsels die het huidige heelal bevolken. In de loop van de kosmische geschiedenis zijn sterrenstelsels enorm veel zwaarder geworden, maar de aard van hun ‘voedsel’ en eetgewoonten is nog steeds een raadsel. Een nieuwe survey van zorgvuldig geselecteerde sterrenstelsels richtte zich op hun tienerjaren – ruwweg de periode van 3 tot 5 miljard jaar na de oerknal.

Met behulp van de APEX-telescoop hebben astronomen een sterk verband gevonden tussen de krachtigste uitbarstingen van stervorming in het vroege heelal en de zwaarste sterrenstelsels van nu. De hevige stervorming in de sterrenstelsels werd abrupt afgebroken, waardoor ze eindigden als de huidige zware – maar passieve – stelsels van ouder wordende sterren. De astronomen hebben ook de waarschijnlijke oorzaak voor het plotselinge einde van de ‘starbursts’ gevonden: de opkomst van superzware zwarte gaten. Astronomen hebben waarnemingen van de LABOCA-camera van de door ESO beheerde 12-meter Atacama Pathfinder Experiment-telescoop (APEX) (1) gecombineerd met metingen die verricht zijn met onder meer ESO’s Very Large Telescope en NASA’s Spitzer Space Telescope. Het doel was om te onderzoeken in hoeverre heldere, verre sterrenstelsels zich in groepen of clusters hebben verzameld.

Iedereen met interesse in sterrenkunde in hoogenergetische straling zou XMM-Newton moeten kennen, de Europese ruimtetelescoop die waarnemingen verricht in röntgenstraling. Voluit staat het voor X-ray Multi-mirror Mission en dat zegt iets over de gebruikte technologie. Elk van de drie telescopen van 58 cm diameter met scherende invaloptiek bestaat uit 58 spiegelsegmenten. De telescopen zijn de grootste van dat type die ooit in de ruimte werden gebracht, ze hebben een brandpuntsafstand van 7,5 m. Alle spiegels samen hebben een oppervlakte van meer dan 120 vierkante meter. Hij werd op 10 december 1999 gelanceerd, het was de eerste commerciële vlucht van de Ariane 5. De waarnemingen begonnen in juni 2000. Omdat hij niet kan waarnemen in de stralingsgordels van de Aarde bevindt dit observatorium zich steeds minstens 20 000 kilometer van de Aarde. Op het hoogste punt van zijn elliptische baan, op ongeveer 100 000 kilometer, is hij ideaal geplaatst om gedurende lange tijd hetzelfde object te kunnen bestuderen.

Waarnemingen met ESO’s Very Large Telescope hebben meer inzicht gegeven in de energiebron van een zeldzame grote wolk van gloeiend gas in het vroege heelal. De waarnemingen laten voor het eerst zien dat deze reusachtige ‘Lyman-alfa-blob’ – een van de grootste individuele objecten die we kennen – zijn energie moet ontlenen aan sterrenstelsels in zijn inwendige. Dit resultaat verschijnt op 18 augustus in het tijdschrift Nature. Een team van astronomen heeft ESO’s Very Large Telescope (VLT) gebruikt om een merkwaardig object te onderzoeken: een zogeheten Lyman-alfa-blob (1). Deze kolossale, heldere, zeldzame structuren worden doorgaans aangetroffen op plaatsen in het jonge heelal waar zich materie heeft verzameld. Het team ontdekte dat het licht van een van deze ‘gasklodders’ gepolariseerd is (2). In het dagelijks leven wordt gepolariseerd licht bijvoorbeeld gebruikt om 3D-effecten te creëren in bioscoopfilms (3). Het is voor het eerst dat polarisatie is waargenomen bij een Lyman-alfa-blob, en deze waarneming geeft mogelijk antwoord op de vraag waar deze zijn energie vandaan haalt.

Rusland heeft op 18 juli 2011 met succes een bijzondere radiotelescoop in de ruimte gebracht. Vanop de Bajkonoer lanceerbasis in Kazachstan vertrok op 18 juli om 04u31 Belgische tijd een Zenit-3F raket met aan boord de 3,3 ton zware Spektr-R radiotelescoop. De Fregat rakettrap van de Zenit-3F raket bracht het astronomisch observatorium tot in een wijde elliptische baan om de Aarde die tot 340 000 kilometer ver reikt. Spektr-R is een samenwerkingsproject tussen Rusland, Australië, Canada, Europa, India en de Verenigde Staten. Met dit project willen sterrenkundigen ondermeer sterrenstelsels, pulsars en zwarte gaten bestuderen. Op 23 juli 2011 werd met succes de tien meter grote schotelantenne opengevouwen van Spektr-R waardoor de meest cruciale fase van de missie achter de rug is. Spektr-R wordt ook wel eens de Russische 'Hubble' genoemd aangezien wetenschappers zeer veel verwachten van dit project. Zo kan men de Spektr-R radiotelescoop laten samenwerken met radiotelescopen op Aarde waardoor men, door middel van interferometrie, afbeeldingen kan maken die uiteindelijk 100 000 keer zo 'scherp' moeten zijn als die van de Hubble Space Telescope. Aangezien Spektr-R zich maximaal 340 000 kilometer van de Aarde bevindt, kan men hierdoor in combinatie met andere radiotelescopen een virtuele radiotelescoop ter grootte van 340 000 kilometer creëren. De plannen voor de Spektr-R radiotelescoop bestaan al meer dan twintig jaar. De radiotelescoop zelf werd ontwikkeld door Rusland en aan de wetenschappelijke instrumenten hebben wetenschappers afkomstig van meer dan twintig landen samengewerkt. De eerste waarnemingen met de Spektr-R zullen over drie maanden starten. Tot die tijd zal het nieuwe ruimte-observatorium uitvoerig getest worden.

Een internationaal team van astronomen heeft een heel armada van telescopen op Aarde alsook in de ruimte gebruikt om de afstand van de verst bekende volwassen cluster van sterrenstelsels te kunnen meten. Ondanks het feit dat de cluster gezien wordt op het moment dat het heelal minder dan een kwart van zijn leeftijd had, lijkt deze cluster verrassend genoeg op zijn huidige soortgenoten. De cluster, die CL J1449+0856 heet, blijkt tot ieders verbazing er niet heel jong uit te zien maar blijkt een volgroeid object te zijn met een massa vergelijkbaar met die van de Virgo-cluster. Clusters van sterrenstelsels zijn de grootste structuren in het heelal en worden door de zwaartekracht bij elkaar gehouden. Astronomen gaan ervan uit dat clusters van sterrenstelsels in de loop van de tijd groter worden en dat ze dus zeer zeldzaam moeten zijn in het vroege heelal. De cluster CL J1449+0856, die onderzocht werd met ESO's Very Large Telescope (VLT), de Hubble-ruimtetelescoop en de XMM-Newton ruimtetelescoop, blijkt te zijn opgebouwd uit sterrenstelsels die geen nieuwe sterren vormen maar met daarin sterren die al bijna één miljard jaar oud zijn waardoor deze cluster als een 'volwassen' object beschouwd wordt. Uit waarnemingen van de röntgenstraling die de cluster uitzendt, blijkt dat deze straling moet afkomstig zijn van een zeer hete wolk van ijl gas dat zich in de ruimte bevindt tussen de sterrenstelsels. Deze straling is het meest geconcentreerd in het centrum van de cluster waardoor dit volgens sterrenkundigen opnieuw een bewijs is dat deze cluster volwassen is. Erg jonge clusters hebben nog niet de tijd gehad om heet gas op deze manier vast te houden. (Bron: ESO)

Een internationaal team van astronomen heeft een sterrenstelsel ontdekt dat zich op een recordafstand van 13,2 miljard lichtjaar bevindt. Het licht van dit sterrenstelsel werd dus verzonden toen het heelal nog maar 500 miljoen jaar oud was. Het sterrenstelsel, dat de aanduiding UDFj-39546284 kreeg, werd ontdekt op een opname die gemaakt werd door de Amerikaans/Europese Hubble Space Telescope en zou volgens de astronomen minder dan 1/100ste van de massa hebben van ons eigen sterrenstelsel. De opname zelf werd gemaakt in nabij infrarood licht en werd maar liefst 87 uur belicht. UDFj-39546284 heeft een roodverschuiving van 10,3 en is tot op heden het enige stelsel op de Hubble Ultra Deepfield opname met een roodverschuiving groter dan 10. Daarnaast werden nog enkele tientallen andere sterrenstelsels op afstanden van iets meer dan 13 miljard lichtjaar (roodverschuiving 8) ontdekt. Het verbaast de astronomen wel dat ze slechts één sterrenstelsel met een roodverschuiving van meer dan 10 hebben ontdekt aangezien men op grond van eerdere metingen minstens tien van deze stelsels had verwacht op de opname. Het feit dat men slechts één extreem ver stelsel heeft ontdekt, is volgens de astronomen het directe bewijs dat sterrenstelsels erg snel groeiden in het jonge heelal. De andere stelsels tonen dan weer aan dat het heelal een zeer sterke evolutie moet ondergaan heeft toen dit nog zeer jong was. De vorige recordhouder, UDFy-38135539, bevindt zich op een afstand van 13,1 miljard lichtjaar. Sterrenkundigen over de hele wereld kijken uit naar het moment dat de opvolger van de Hubble, de James Webb Space Telescope, in de ruimte zal gebracht worden. Deze ruimtetelescoop moet extreem verre sterrenstelsels nog nauwkeuriger kunnen observeren.

Een team van Europese sterrenkundigen heeft met behulp van ESO's Very Large Telescope in Chili de afstand kunnen meten van het verst bekende sterrenstelsel. Het licht van dit sterrenstelsel doet er maar liefst 13,1 miljard jaar over om de Aarde te bereiken. Met de huidige kennis wil dit dus zeggen dat dit stelsel zich 600 miljoen jaar na de oerknal heeft gevormd. De nieuwe recordhouder draagt de naam UDFy-38135539 en bestaat uit ongeveer 1 miljard sterren. Dergelijke sterrenstelsels zijn extreem moeilijk te observeren aangezien hun licht grotendeels in het infrarode deel van het spectrum valt doordat de golflengte ervan uitgerekt is door de uitdijing van het heelal. Daarnaast was het heelal in de vroege periode na de oerknal nog niet helemaal doorzichtig waardoor de ultraviolette straling van jonge sterrenstelsels geabsorbeerd werd door een mist van waterstofgas. De periode waarin deze mist nog moest worden opgelost noemen astronomen de 'reïonisatie' en is voor wetenschappers heel fascinerend aangezien dit tijdperk ons meer kan vertellen over het jonge heelal. De Hubble ruimtetelescoop ontdekte het sterrenstelsel UDFy-38135539 al in 2009 waarna men het stelsel zestien uur lang observeerde met de VLT.

Twee Japanse en een Duitse astronoom hebben een cluster van sterrenstelsels ontdekt op een afstand van 9,6 miljard lichtjaar. Deze nieuwe ontdekking werd gedaan met de Europese XMM-Newton ruimtetelescoop. De pas ontdekte cluster behoort nu tot één van de verst gekende clusters. Eind 2009 werd ook al met de XMM-Newton telescoop een cluster van sterrenstelsels ontdekt op een afstand van 10,2 miljard lichtjaar. Sterrenkundigen ontdekten in het verleden al sterrenstelsels op een afstand van 13 miljard lichtjaar maar dit waren enkelingen. De ontelbare sterrenstelsels in het heelal zijn niet gelijkmatig verdeeld maar vormen denkbeeldige 'slierten' of 'draden'. Wanneer twee of meerdere van deze denkbeeldige slierten elkaar raken en er zich meer dan 50 sterrenstelsels bevinden, spreken we van een cluster. Clusters op grote afstanden (meer dan 9 miljard lichtjaar) lijken zeer zeldzaam aangezien deze volgens de huidige theorieën slechts vier miljard lichtjaar hebben nodig gehad om zich te vormen. Clusters beschikken over een grote hoeveelheid intergalactisch gas dat zeer heet is en röntgenstraling uitzendt. Hierdoor kan een röntgenobservatorium als XMM-Newton deze makkelijker detecteren. Ook ons Melkwegstelsel maakt deel uit van een cluster dat we de 'Lokale Groep' noemen. In deze Lokale Groep bevindt zich ook de Andromedanevel en een veertigtal andere sterrenstelsels.

Zuid-Koreaanse astronomen hebben het bestaan kunnen aantonen van zogenaamde rondzwevende sterrenhopen tussen sterrenstelsels. Deze ontdekking kwam tot stand na analyse van opnamen van de Virgocluster. Deze cluster bestaat uit ongeveer 2 000 sterrenstelsels en bevindt zich in het noordelijk deel van het sterrenbeeld Maagd op een afstand van 50 miljoen lichtjaar. Astronomen vermoeden al enkele tientallen jaren dat er in de uitgestrekte lege ruimten tussen sterrenstelsels bolvormige sterrenhopen rondzweven die wellicht restanten zijn van dwergsterrenstelsels die in de loop der tijd door grotere stelsels werden opgeslokt. Deze bolvormige sterrenhopen zijn zelfs tot op een afstand van 5 miljoen lichtjaar van het centrum van de Virgocluster terug te vinden. Bolvorige sterrenhopen bestaan uit enkele honderdduizenden sterren en behoren tot de oudste gekende objecten. Volgens de eerste schattingen zouden er zich in de Virgocluster 1 500 rondzwevende bolvormige sterrenhopen bevinden maar wellicht ligt het aantal nog veel hoger.