NASA-astronomen tuurden in het verleden, aan het begin van het universum, slechts 650 miljoen jaar na de oerknal, en zagen hoe zeven op elkaar inwerkende sterrenstelsels een protocluster vormden.
Momenteel is deze protocluster de verste cluster van sterrenstelsels waarvan het bestaan door wetenschappers is bevestigd. Simulaties laten zien dat het systeem zal uitgroeien tot een van de grootste en oudst bekende clusters van sterrenstelsels in het heelal, meer dan 100 keer zwaarder dan ons eigen Melkwegstelsel.
Een artikel met de resultaten van het onderzoek is gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters. De hoofdauteur is Takahiro Morishita, een research fellow bij het IPAC Astronomy Center van het California Institute of Technology.
Zeven sterrenstelsels werden voor het eerst ontdekt met behulp van NASA's Hubble-ruimtetelescoop. Hoewel alle sterrenstelsels langs dezelfde gezichtslijn werden waargenomen, was Hubble echter niet gevoelig genoeg om precies te bepalen hoe ver de sterrenstelsels van elkaar verwijderd waren.
Met behulp van NASA's James Webb Space Telescope (JWST) kon het team de afstand van de aarde tot elk van de zeven sterrenstelsels nauwkeurig meten door een eigenschap te meten die roodverschuiving wordt genoemd. Roodverschuiving is een maat voor hoe ver sterrenstelsels van de aarde verwijderd zijn - hoe verder weg een sterrenstelsel is, hoe groter de roodverschuiving.
Door de uitdijing van ons universum verschuift het licht van sterrenstelsels naar langere, "rodere" golflengten met de afstand, net zoals de geluidsgolven van een ambulancesirene die je passeert, verschuiven naar langere, lagere frequenties wanneer de ambulance van je af beweegt.
Om de roodverschuiving van een sterrenstelsel te bestuderen, registreren astronomen de spectra - de regenboog van golflengten die door het sterrenstelsel worden uitgezonden - en zoeken naar bekende kenmerken van moleculen zoals waterstof en helium. Deze golflengten zullen verschuiven of rood worden met toenemende afstand.
Verrassend genoeg heeft elk sterrenstelsel dezelfde roodverschuiving van 7,88, wat 13 miljard lichtjaar van de aarde betekent (ter referentie: één lichtjaar, de afstand die het licht in één jaar aflegt, is 9,4 biljoen km), wat aangeeft dat ze allemaal dicht op elkaar staan. Het systeem, gelegen in het sterrenbeeld Sculptor, is momenteel de verste spectroscopisch bevestigde protocluster tot nu toe.
Omdat het licht van deze sterrenstelsels miljarden jaren naar telescopen is gereisd, zien astronomen ze zoals ze heel lang geleden bestonden, slechts honderden miljoenen jaren na de geboorte van ons universum. Gezien hun grootte in die tijd, behoren ze mogelijk tot de vroegste sterrenstelsels die ooit zijn gevormd. Hoewel we het cluster niet kunnen zien zoals het nu bestaat, suggereren numerieke simulaties dat het nu een van de grootste clusters in het universum kan zijn.
Wetenschappers zeggen dat clusters van deze aard zeer zeldzaam en moeilijk te detecteren zijn. "Het is onwaarschijnlijk dat we bij JWST nog zo'n speciaal systeem zullen vinden", zegt Morishita. "Aangezien JWST relatief kleine delen van de lucht ziet, hebben we een telescoop nodig die het grotere geheel kan zien."
In het komende decennium zullen soortgelijke ontdekkingen mogelijk worden gemaakt door de Rome Nancy Grace Space Telescope, een toekomstig NASA-observatorium dat naar verwachting begin 2027 zal worden gelanceerd. Het vermogen om grote gebieden te onderzoeken zal meer dan 100 keer groter zijn dan dat van JWST, en zal het gemakkelijker maken om clusters van sterrenstelsels in het vroege universum te identificeren, zoals die in deze studie.
Lees ook: