Compacte stelsels stellen astronomen voor een raadsel

Astronomen blijven puzzelen over de recente ontdekking van een merkwaardige populatie van dichte, compacte sterrenstelsels die te vinden waren in het vroegere universum, maar tegenwoordig niet meer worden gezien. Vermoed werd dat dit soort objecten over een lange periode steeds groter zijn geworden, maar nieuw onderzoek toont aan dat deze mysterieuze groei zich in een korter tijdsbestek heeft voltrokken dan werd gedacht. De stelsels bevatten evenveel sterren als hun moderne soortgenoten, maar zijn veel kleiner.

In april werd naar buiten gebracht dat men extreem compacte sterrenstelsels had gevonden die zich op een afstand van maarliefst tien miljard bevonden en dus 3,7 miljard jaar na de oerknal ontstonden. De objecten bevatten hetzelfde aantal sterren als de elliptische stelsels die zich dichter bij ons bevinden, maar zijn gemiddeld wel twee tot drie keer zo klein. Uit observaties blijkt nu echter dat dergelijke stelsels ook pas vijf miljard jaar na het ontstaan van het universum gevormd werden. Sommigen van hen zijn nog compacter dan de objecten die onderzocht werden tijdens de eerdere studie. Wonderbaarlijk genoeg wegen deze stelsels evenveel als moderne elliptische sterrenstelsels, maar zijn ze tien keer zo klein.

Volgens Roberto Abraham, wetenschapper aan de Universiteit van Toronto, komt dit aan als een “grote verassing.” De waargenomen sterrenstelsels zijn qua grootte niet te vergelijken met moderne stelsels. “Zoiets als dit zullen we in de buurt van ons melkwegstelsel niet vinden,” zei hij. Abraham en zijn collega’s hebben later uit kunnen wijzen dat de compacte sterrenstelsels zo’n zeven miljard jaar geleden plotselings vele malen groter werden. “Het is bijna onmogelijk om een model op te stellen waarin een stelsel groter wordt zonder meer massa te krijgen.”

Een verklaring voor de groei zou kunnen liggen bij de botsing tussen twee stelsels. Maar daarbij zou de massa verhoogd worden, omdat er dan een geboortegolf van sterren optreedt. Een andere mogelijkheid is dat een groot deel van de sterren die de objecten bevatten tijdens hun groei explodeerden, wat betekende dat er gas terecht kwam in de buitenste delen van de stelsels. Hierdoor nam de aantrekkingskracht van het centrum van de sterrenstelsels af, waardoor deze begonnen te groeien. Maar ook dit lijkt niet het geval te zijn geweest, want de groei van de compacte stelsels heeft zich in slechts 1,6 miljard jaar voltrokken. In dat tijdsbestek kunnen er nooit zoveel sterren ontploft zijn. Toekomstige observaties moeten uitwijzen hoe het wel heeft kunnen gebeuren dat de objecten ineens veel groter werden.