Slecht zicht op kosmische verten

De Amerikaanse astronoom Dennis Zaritsky, van de Carnegie Observatories in Californië, heeft aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid van stof in de directe omgeving van twee nabije sterrenstelsels. Beide stelsels staan op een afstand van ongeveer 35 miljoen lichtjaar van de aarde. Het stof bevindt zich waarschijnlijk in een min of meer bolvormig gebied rond de stelsels. Het vormt slechts een fractie van hun totale massa, maar zou een belangrijk effect kunnen hebben op ons uitzicht op de verste gebieden van het heelal.

Zaritsky bestudeerde de beeldjes van duizenden sterrenstelsels die schijnbaar vlak naast, maar in werkelijkheid zeer ver achter deze stelsels staan. De ene helft van de verre stelsels werd waargenomen in een gebiedje op 200.000 lichtjaar van het centrum van de voorgrondstelsels en de andere helft op 700.000 lichtjaar van het centrum. In beide gevallen is dat een flink stuk buiten de waarneembare schijf van de sterrenstelsels.

Zaritsky vergeleek de schijnbare helderheid van de verre stelsels in twee kleuren, rood en blauw, en vond dat de stelsels van de eerste groep gemiddeld wat roder zijn dan die van de tweede groep. Dit verschil wijt hij aan de aanwezigheid van stof rond de voorgrondstelsels: stof absorbeert rood licht immers wat minder dan blauw licht. Het stof bevindt zich vermoedelijk in een bolvormig gebied (halo) rond de voorgrondstelsels en wordt dichter naarmate men het stelsel nadert.

De twee voorgrondstelsels zijn spiraalstelsels, een type dat in het heelal het meeste voorkomt. Als alle spiraalstelsels een stofhalo zouden hebben, zou het absorptie-effect bij toenemende afstand in het heelal steeds groter moeten worden: er is dan een steeds grotere kans dat de het licht van een ver object door meerdere stofhalo's beweegt.

De verste objecten in het heelal zijn quasars. Dit zijn vermoedelijk sterrenstelsels in een vroeg stadium van ontwikkeling, waarvan alleen de kern voldoende helder is om op die afstand te kunnen waarnemen. Al enkele jaren suggereren er astronomen dat sommige quasars door stof worden verduisterd. Dit zou kunnen verklaren hoe het komt dat er voorbij bepaalde afstanden in het heelal vrijwel geen quasars meer worden gevonden. Hun straling zou te sterk door stof in de gezichtsrichting worden geabsorbeerd.

De ontdekking van de stofhalo's rond sterrenstelsels past dus goed in het straatje van de aanhangers van deze theorie. Maar hij sluit ook mooi aan bij een andere ontdekking, die vorige maand werd bekend gemaakt tijdens het internationale astronomencongres in Den Haag. De Australische astronome Rachel Webster en haar collega's maakten toen bekend rode quasars te hebben ontdekt.

De 'klassieke' quasars zijn blauwe objecten en bij het zoeken naar zulke objecten is deze kleur dan ook altijd een belangrijk criterium geweest. De Australische astronomen hebben met een nieuwe infraroodcamera, IRIS geheten, objecten gefotografeerd die al eerder waren ontdekt met de radiotelescoop in Parkes. De meeste van deze radiobronnen konden niet in verband worden gebracht met zichtbare objecten, vermoedelijk omdat ze in zichtbaar licht te zwak zijn. Maar in het infrarood konden ze wèl worden waargenomen.

Vele van deze infraroodbronnen blijken quasars te zijn. Dat hebben de Australiërs afgeleid uit de roodverschuiving in het spectrum van deze objecten. Deze roodverschuiving (niet te verwarren met de bovengenoemde roodverkleuring) is een gevolg van de algemene uitdijing van het heelal en wordt bij toenemende afstand groter. De grote roodverschuiving van de infrarode objecten wijst er op dat ze zich bevinden in de verste delen van het heelal, dus vermoedelijk quasars zijn.

De ontdekking dat er quasars bestaan die infrarode straling uitzenden is niet nieuw. De eerste infraroodquasar werd al in 1982 ontdekt door astronomen van de universiteit van Texas in Austin. Vijf jaar later werd door andere Amerikaanse astronomen een exemplaar ontdekt dat 90 procent van zijn energie in het infrarood uitzond. Toen suggereerden de astronomen al dat 'er misschien nog vele van zulke infraroodquasars op hun ontdekking liggen te wachten'. Uit de waarneming van de Australische astronomen zou blijken dat drie van de vier quasars tot nu toe over het hoofd zijn gezien.

Hoe die quasars aan hun (infra)rode kleur komen is niet duidelijk. In de jaren tachtig meende men dat de ongewone hoeveelheid infrarode straling een gevolg is van verduisterend stof dat zich rond de actieve kern van quasars bevindt. Dit stof absorbeert de energierijke straling uit de kern en zendt die op langere golflengten weer uit. Misschien is het stof wel kenmerkend voor een vroege fase van de quasaractiviteit en wordt een quasar later, als het stof is weggeblazen, blauw.

Maar het is ook mogelijk dat het stof zich in de ruimte tussen de quasar en de aarde bevindt. De bovengenoemde ontdekking van Zaritsky wijst er op dat het misschien rond spiraalsterrenstelsels vrij stoffig is. Ook de sterrenstelsels zelf kunnen natuurlijk een bron van absorptie zijn. De blauwe quasars zouden dan die quasars zijn waarvan de straling op zijn weg naar de aarde toevallig geen of slechts heel weinig stof ontmoet.

Misschien is er een combinatie van effecten, in de quasar en in de ruimte, in het spel. Maar waar de absorptie ook plaatsvindt, als hij algemeen voorkomt - wat nog moet worden bezien - heeft hij belangrijke consequenties voor de kosmologie. De huidige theoriën over het jonge heelal zouden in dat geval gestoeld zijn op onjuiste statistiek.