Een internationaal team van astronomen heeft, met het VIMOS-instrument van de Very Large Telescope van ESO, een kolossale structuur in het vroege heelal ontdekt. Het bestaan van deze proto-supercluster van sterrenstelsels, die de bijnaam Hyperion heeft gekregen, kwam aan het licht bij nieuwe metingen en een complex onderzoek van archiefgegevens. Dit is de grootste en meest massarijke structuur die tot nu toe op zo’n grote afstand en in zo’n ver verleden – slechts 2 miljard jaar na de oerknal – is ontdekt.
Een team van astronomen, onder leiding van Olga Cucciati van het Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna, heeft het VIMOS-instrument van de Very Large Telescope (VLT) van ESO gebruikt om een reusachtige proto-supercluster van sterrenstelsels te identificeren die zich in het vroege heelal, slechts 2,3 miljard jaar na de oerknal, aan het vormen is. Deze structuur, die de onderzoekers Hyperion noemen, is de grootste en meest massarijke structuur die zo vroeg in de geschiedenis van het heelal is aangetroffen [1]. De enorme massa van de proto-supercluster wordt geschat op meer dan duizend biljoen keer de massa van de zon. Deze kolossale massa is vergelijkbaar met die van de grootste structuren die in het huidige heelal worden waargenomen, maar astronomen zijn verbaasd dat er zo vroeg al zulke grote structuren bestonden.
‘Het is voor het eerst dat zo’n grote structuur bij zo’n hoge roodverschuiving, overeenkomend met iets meer dan 2 miljard jaar na de oerknal, is opgemerkt’, verklaart Olga Cucciati, hoofdauteur van de wetenschappelijke publicatie waarin de ontdekking uit de doeken wordt gedaan [2]. ‘Normaal gesproken worden dit soort structuren bij lagere roodverschuivingen aangetroffen, dat wil zeggen: toen het heelal veel meer tijd had gehad om te evolueren. Het was een verrassing om te zien dat een ver ontwikkelde structuur als deze al bestond toen het heelal relatief jong was!’
Hyperion is gesitueerd in het COSMOS-veld in het sterrenbeeld Sextans (Sextant). Zijn bestaan werd opgemerkt bij een analyse van de enorme hoeveelheid gegevens die voortkwamen uit de VIMOS Ultra-deep Survey onder leiding van Olivier Le Fèvre (Aix-Marseille Université, CNRS,CNES). De VIMOS VLT Deep Survey heeft een unieke 3D-kaart van de verdeling van meer dan 10.000 sterrenstelsels opgeleverd. Het team heeft ontdekt dat Hyperion een zeer complexe structuur heeft, bestaande uit minstens zeven gebieden van hoge dichtheid die door filamenten van sterrenstelsels met elkaar verbonden zijn. Zijn afmetingen zijn vergelijkbaar met die van nabije superclusters, hoewel deze een heel andere structuur hebben.
‘Nabijere superclusters hebben doorgaans een veel geconcentreerdere massaverdeling met duidelijke structurele kenmerken’, aldus teamlid Brian Lemaux, astronoom van de Universiteit van Californië te Davis en LAM. ‘In Hyperion is de massa veel gelijkmatiger verdeeld over een aantal onderling verbonden klonten, die uit losse groeperingen van sterrenstelsels bestaan.’ Dit verschil is waarschijnlijk toe te schrijven aan het feit dat de zwaartekracht bij nabije superclusters miljarden jaren de tijd heeft gehad om de beschikbare materie dichter bijeen te brengen. Daar is in het geval van de veel jongere Hyperion veel minder tijd voor geweest.
Gezien zijn grote omvang zo vroeg in de geschiedenis van het heelal, zal Hyperion naar verwachting tot iets evolueren dat vergelijkbaar is met de grootste structuren in het lokale heelal, zoals de superclusters die tezamen de Grote Muur van Sloan vormen of de Virgo-supercluster, waartoe ons eigen Melkwegstelsel behoort. ‘Het begrijpen van Hyperion, en hoe deze zich verhoudt tot vergelijkbare recente structuren, kan inzicht geven in hoe het heelal zich in het verleden heeft ontwikkeld en in de toekomst zal ontwikkelen, en biedt ons de mogelijkheid om de diverse modellen voor de vorming van superclusters op te proef te stellen’, concludeert Cucciati. ‘De opsporing van deze kosmische reus helpt ons om de geschiedenis van deze grootschalige structuren te ontsluieren.’
Noten
[1] De proto-supercluster Hyperion is, vanwege zijn immense omvang en massa, vernoemd naar een Titaan uit de Griekse mythologie. De inspiratie voor deze mythologische naamgeving komt van een eerder ontdekte proto-cluster die deel uitmaakt van Hyperion en Colossus wordt genoemd. De afzonderlijke gebieden van hoge dichtheid binnen Hyperion hebben mythologische namen gekregen, zoals Theia, Eos, Selene en Helios. Laatstgenoemde is uitgebeeld in het oude standbeeld van de Kolos van Rhodos. De kolossale massa van Hyperion, duizend biljoen keer die van de zon, is 1015zonsmassa’s in wetenschappelijke notatie.
[2] Licht dat de aarde van extreem verre sterrenstelsels bereikt, heeft een lange reis achter de rug en gunt ons een blik op het verre verleden, toen het heelal veel jonger was dan nu. De golflengte van dit licht is uitgerekt doordat het heelal tijdens die reis is uitgedijd – een effect dat bekendstaat als de kosmologische roodverschuiving. Hoe verder een object van ons is verwijderd, des te groter is zijn roodverschuiving. Hyperions roodverschuiving van 2,45 betekent dat astronomen de proto-supercluster waarnemen zoals deze er 2,3 miljard jaar na de oerknal uitzag.
