ALPINE laat zien dat al in het vroege heelal spiraalstelsels lijken voor te komen

Sterrenkundigen hebben met het onderzoeksprogramma ALPINE gezien dat er al in het vroege heelal in grote getale roterende sterrenstelsels met een platte schijf bestonden. Zo’n 15% daarvan roteert op een manier die erop lijkt dat ze spiraalarmen hebben, al is dat op die afstand (nog) niet te zien. ALPINE staat voor ‘ALMA Large Program to Investigate C+ at Early Times‘ en het is een speurtocht met behulp van de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) submillimeter schotels in Chili naar zeer ver verwijderde sterrenstelsels. Dat C+ in de naam slaat niet op de programmeertaal, maar op geïoniseerde koolstof. De sterren in de vroegste sterrenstelsels bestonden uit waterstof en helium, de lichtste elementen die bij de oerknal gevormd werden. Als de ultraviolette straling van die sterren botst met stofwolken in de buurt ontstaat C+ en de emissielijn daarvan kan door ALMA worden waargenomen. Met ALPINE heeft men op die manier 118 sterrenstelsels ontdekt, die al tussen 1 en 1,5 miljard jaar na de oerknal bestonden en die, zoals gezegd, roteerden en een platte schijf hadden, een deel mogelijk zelfs al met spiraalarmen. Van die 118 sterrenstelsels zie je er 21 in de afbeelding bovenaan – de Melkweg is er op schaal ter vergelijking bijgezet.

Dát de sterrenstelsels roteren blijkt uit hun spectra: de delen van de stelsels die naar ons toe roteren verschuiven naar het blauw, de delen die van ons af roteren verschuiven naar het rood (zie afbeelding hierboven). Met ALMA, maar ook met het W. M. Keck Observatorium op Hawaï en NASA’s Hubble en Spitzer ruimtetelescopen kon men die verschuiving in de spectra meten, zoals je hieronder kunt zien. Op de foto zie je het object genaamd DC-818760, bestaande uit drie sterrenstelsels die in botsing met elkaar zijn.

Hier het vakartikel over de studie aan de 118 sterrenstelsels met ALPINE, verschenen in de Astrophysical Journal. Bron: CalTech.