Universiteit Leiden
Stelsel Massieve sterrenstelsels verhongerden in het Jonge Heelal

Geheel onverwacht hebben Leidse astronomen en buitenlandse collega's diep in het heelal roodgekleurde sterrenstelsels gevonden die veel massa bevatten en al sterk geëvolueerd zijn. Veel van deze stelsels staan zo ver weg dat hun licht meer dan 12 miljard jaar naar de Aarde onderweg is geweest. We zien die stelsels waardoor zoals ze waren toen het heelal zeven maal jonger was dan nu, op tijdstippen minder dan 2 miljard jaar na de Oerknal waaruit het heelal is ontstaan. Die ontdekking was een verrassing omdat men eigenlijk dacht dat toentertijd in het heelal alleen maar kleine en weinig ontwikkelde sterrenstelsels voorkwamen. Grote sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg zouden pas veel later uit samensmeltingen van die kleine stelsels ontstaan zijn.

Het team dat deze ontdekking deed, bestond uit Ivo Labbé (eerder Sterrewacht Leiden, thans Carnegie Observatories, USA), Marijn Franx, Huub Röttgering, Paul van der Werf (allen Sterrewacht Leiden), Jiasheng Huang, Pauline Barmby, Giovanni Fazio (allen Harvard, USA), Greg Rudnick, Emanuele Daddi (beiden NOAO, USA); Pieter van Dokkum (Yale, USA); Natashcha Forster-Schreiber (MPIfeP, Duitsland), Alan Moorwood (ESO), Hans-Walter Rix en Ignaciao Trujillo (MPIfA, Duitsland). Hun bevindingen worden binnenkort in het vooraanstaande vakblad 'The Astrophysical Journal Letters' gepubliceerd; ze maakten eerder onderdeel uit van Labbé's Leidse proefschrift. (Sterrewacht Leiden).

'We zijn totaal verrast', zegt Ivo Labbe, die nu als 'fellow' deel uitmaakt van de Carnegie Observatories te Pasadena, Californië. 'Dit zijn de eerste voorbeelden van zulke oude, zware stelsels in het vroege heelal en hun bestaan alleen al heeft vergaande gevolgen voor ons beeld van de vorming van sterrenstelsels.'

Zo'n twee jaar geleden zagen de Leidse astronomen voor het eerst deze klasse van rode stelsels op zeer gevoelige beelden die met de 'Very Large Telescope' van de Europese Zuidelijke Sterrewacht (ESO) in het nabij-infrarood waren gemaakt. Die afbeeldingen onthulden echter niet waarom deze sterrenstelsels zo rood waren. Was dat omdat ze al sterk geëvolueerd waren en gestopt met het vormen van nieuwe sterren (en ze 'oud' waren), of waren er juist wel veel nieuwgevormde die zich nog in grote wolken stof en gas verscholen?

Dankzij de gloednieuwe Spitzer Ruimtetelescoop van de NASA kregen de onderzoekers de beschikking over zeer gevoelige afbeeldingen dieper in het infrarood. Daarmee kan men door eventuele stofwolken heen kijken: nieuwgevormde sterren zouden niet meer verborgen kunnen blijven. Onder leiding van Labbé onderzocht het team met deze nieuwe beelden de samenstelling en aard van de rode stelsels. Giovanni Fazio (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA) maakte deel uit van de groep die de gebruikte infraroodcamera heeft gebouwd: De Spitzer heeft unieke capaciteiten die geen enkele andere telescoop heeft, zelfs niet de Hubble Ruimtetelescoop, en die essentiëel zijn voor de studie van deze zeer verafgelegen stelsels.

Het team was met name verrast te ontdekken dat er een klasse van sterrenstelsels bestond die alweer volledig gestopt waren met het aanmaken van nieuwe sterren. Klaarblijkelijk hadden deze stelsels al heel vroeg in hun jonge bestaan al het beschikbare gas razendsnel in sterren omgezet. Toen het gas op was, konden er geen nieuwe sterren meer komen en zijn de stelsels bijna letterlijk verhongerd. De overblijvende rode en 'dode' stelsels kunnen de directe voorouders zijn van tenminste een deel van de zware en rode elliptische stelsels die we vandaag de dag in het nabije heelal zien.

Toch blijken er naast deze oude dode stelsels, inderdaad ook rode stelsels te zijn die wel nieuwe sterren vormen en voornamelijk roodverkleurd zijn door de grote hoeveelheden stof die ze bevatten. Marijn Franx (Sterrewacht Leiden): 'De variatie in eigenschappen die we vinden is buitengewoon verrassend. We weten dat er zo'n verscheidenheid bestaat in het nabije heelal, maar we dachten dat er vele miljarden jaren nodig waren om die tot stand te brengen. Nu blijkt dat al binnen 2 miljard een enorme verscheidenheid ontstaat.' Labbé voegt daaraan toe: 'Het wordt zo langzamerhand duidelijk dat het vroege heelal wel een soort dierentuin lijkt, met allerlei verschillende soorten sterrenstelsels. De uitdaging is nu vooral om te begrijpen hoe die verscheidenheid zo snel is ontstaan.'

Dit persbericht wordt uitgebracht in samenwerking met het Center for Astrophysics, Harvard, en de Carnegie Institution of Washington, beide in de V.S. Het artikel dat dit werk beschrijft is aangeboden aan 'Astrophysical Journal Letters' en is beschikbaar bij de contactpersonen.

Verdere informatie:
Prof. Dr. Marijn Franx, Sterrewacht Leiden,
Tel.: 071-527 5870
E-mail: franx@strw.LeidenUniv.nl

Dr. Ivo Labbé, Carnegie Observatories, Pasadena, CA, USA Tel.: 00-1- 626-304-0265
E-mail: ivo@ociw.edu

Website Sterrewacht Leiden: http://www.strw.leidenuniv.nl Website Carnegie Observatories http://www.ociw.edu Website Spitzer Ruimtetelescoop http://www.spitzer.caltech.edu

Leiden, 15-03-05