STRUCTUUR IN HET HELIUMGAS STAMT UIT BEGINTIJD HEELAL

Amerikaanse astronomen hebben dichtheidsvariaties waargenomen in de verdeling van het heliumgas tussen de sterrenstelsels op afstanden van ongeveer 12 miljard lichtjaar van de aarde (Science, 10 aug.). Het gas en de stelsels dateren uit de tijd dat het heelal nog maar zo'n 2 miljard jaar oud was. De waarnemingen werden gedaan met de Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), die sinds juni 1999 om de aarde draait. Het helium verraadt zijn aanwezigheid doordat het absorptielijnen veroorzaakt in het ultravioletspectrum van een verder weg staande quasar.

Volgens de theorie van de Oerknal werden in de eerste minuten na het ontstaan van het heelal de twee lichtste elementen gevormd, waterstof en helium. Hieruit ontstonden sterrenstelsels, maar ook bleef er nog veel gas achter. De aanwezigheid van het intergalactische waterstofgas werd al in 1970 in het ultraviolet ontdekt, maar pas zes jaar geleden konden de eerste tekenen van helium worden gevonden. De toenmalige spectrografen waren echter nog niet in staat om de individuele absorptielijnen van dit intergalactische gas te onderscheiden.

De FUSE heeft deze lijnen nu duidelijk waargenomen. Dat lukte nadat men de satelliet in totaal twintig dagen lang op één en dezelfde quasar (HE2347-4342) had gericht. Het uv-spectrum van de quasar blijkt een `woud' van absorptielijnen van éénmaal geïoniseerd helium te vertonen. De intensiteit van de absorptielijnen is zowel afhankelijk van de dichteid van het helium als van de intensiteit van de straling die die gas ioniseert. Deze straling is in dit geval afkomstig van de eerste objecten (sterren en sterrenstelsels) die zich in het jonge heelal aan het vormen waren.

Het aantal absorptielijnen in het quasarspectrum is groot doordat de voorgrondstructuren die de absorpties veroorzaken zich op verschillende afstanden tussen ons en de quasar bevinden en als gevolg van de uitdijing van het heelal dus verschillende (kosmologische) roodverschuivingen vertonen. Het quasarlicht priemt als het ware door een hele serie absorptiestructuren heen. De nu gevonden lijnen kunnen een belangrijke nieuw hulpmiddel gaan worden bij het onderzoek naar het ontstaan van de eerste grote-schaalstructuren in het heelal en het testen van de theoretische modellen waarmee astronomen het ontstaan van zulke structuren op allerlei schalen simuleren.