Het sterrenstelsel is piepjong, maar heeft heel wat volwassen trekjes.

En daarmee tart het de ideeën die onderzoekers over de vorming van sterrenstelsels hebben. Dat is te lezen in het blad Science.

ALESS 073.1
Het sterrenstelsel in kwestie is met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ontdekt en heeft de naam ALESS 073.1 gekregen. Het stelsel staat op een afstand van z=5. Het betekent dat het licht er 12,5 miljard jaar over heeft gedaan om ons te bereiken.

ALMA ziet het stelsel zoals het er 1,2 miljard jaar na de oerknal uitzag. Het betekent dat het zeker jonger is dan 1,2 miljard jaar. En dat maakt het tot een piepjong sterrenstelsel. Maar dat zou je op het eerste gezicht misschien niet concluderen, want het jonge, verre sterrenstelsel oogt heel volwassen. Zo heeft het een centrale verdikking (ook wel bulge genoemd), een regelmatig draaiende schijf en mogelijk zelfs spiraalarmen. “Dit sterrenstelsel ziet eruit als een volwassene, terwijl het nog maar een klein kind moet zijn,” aldus onderzoeker Federico Lelli.

Geen chaos
“We verwachten over het algemeen dat vroege sterrenstelsels heel dynamisch zijn,” zo legt onderzoeker Filippo Fraternali, verbonden aan de Rijksuniversiteit Groningen, aan Scientias.nl uit. “Met gas dat van buitenaf in het proto-sterrenstelsel valt en krachtige interacties met omringende sterrenstelsels en veelvoorkomende supernova-explosies in het proto-sterrenstelsel die weer kunnen leiden tot de uitstoot van gas.” En die ‘chaotische fase’ zou – afhankelijk van de eigenschappen van het sterrenstelsel – al snel een paar miljard jaar duren. “In ALESS 073.1 zien we daar niet veel van; het gas roteert keurig, eigenlijk net zoals we dat bij naburige – oftewel veel volwassenere – sterrenstelsels zien.”

Sneller
Grote vraag is nu natuurlijk hoe het volwassen voorkomen van ALESS 073.1 te verklaren valt. Fraternali heeft daar wel ideeën over. “Ik denk dat ALESS 073.1 de chaotische startperiode heel snel doorlopen heeft en al vlot een roterende schijf verkreeg. Hetzelfde geldt voor de bulge. We kennen minstens twee manieren waarop een bulge gevormd kan worden, maar wat we niet wisten, is dat het zo snel kon gaan.”

Andere sterrenstelsels
ALESS 073.1 is overigens niet het enige recent ontdekte sterrenstelsel dat onze ideeën over de totstandkoming van sterrenstelsels tart. In augustus stuitte Fraternali ook al op een ver sterrenstelsel dat veel volwassener is dan de leeftijd doet vermoeden. En recent heeft hij er nog twee gespot. “Daarnaast heb ik meegewerkt aan een studie naar andere sterrenstelsels die op een vergelijkbare afstand (als ALESS 073.1, red.) staan en met zwaartekrachtslenzen geobserveerd zijn. En ook die vertellen allemaal hetzelfde verhaal. Ik denk dan ook dat het in ieder geval voor dit type sterrenstelsels (met een grote massa) wel eens normaal kan zijn om er zo uit te zien.”

Modellen herzien
Dat de huidige modellen zich daar geen voorstelling van kunnen maken, wijst er dan ook sterk op dat deze op een aantal punten herzien moeten worden. “Dit zijn compleet nieuwe observaties die onthullen hoe jonge sterrenstelsels in elkaar steken,” aldus Fraternali. “Wat we eerder hadden, waren vooral verwachtingen, gebaseerd op theoretische modellen. En de algemene verwachting was dat sterrenstelsels in die tijd heel chaotisch zouden zijn en dat een gasschijf nauwelijks zichtbaar is.” Maar ALMA zag duidelijk iets anders. “Deze data zijn revolutionair, omdat we zowel de structuur als de beweging van het gas in het sterrenstelsel accurater dan ooit hebben waargenomen.” Wat er precies in de modellen moet worden aangepast om deze in overeenstemming te brengen met de werkelijkheid, is nog niet helemaal duidelijk. “Misschien hebben de modellen de energie die vrijkomt bij supernova-explosies overschat,” speculeert Fraternali. “Als we dat herzien, heeft dat zeker een effect op de totstandkoming en evolutie van alle sterrenstelsels.”

Het is echter nog te vroeg om aan de modellen te gaan sleutelen. “Eerst moeten we meer observationeel bewijs hebben,” aldus Fraternali. Het betekent niet alleen dat er meer jonge sterrenstelsels zoals ALESS 073.1 onder de loep moeten worden genomen; men moet ook op zoek naar jonge sterrenstelsels met bijvoorbeeld een net iets andere massa. “Dit is belangrijk, omdat we denken dat massa een belangrijke variabele is in de evolutie van sterrenstelsels,” legt Fraternali uit. “Zware sterrenstelsels evolueren over het algemeen sneller.” En met voldoende observaties op zak kunnen astronomen dan kritisch gaan kijken naar de modellen en die – waar nodig – herzien. “Naar mijn mening moeten we manieren vinden om de evolutie van sterrenstelsels rustiger – minder chaotisch en explosief dan het in de huidige modellen is – te laten verlopen.”