JONG STERRENSTELSEL `DOORGELICHT' MET BEHULP VAN QUASAR

Astronomen van de universiteit van Californië hebben met behulp van een quasar een ver en dus jong sterrenstelsel `doorgelicht' (Nature, 1 mei). Een quasar is de heldere, puntvormige kern van een sterrenstelsel dat zo ver weg staat dat de rest ervan (vrijwel) niet te zien is. Doordat de betrokken quasar zich precies achter het gewone sterrenstelsel bevond, scheen zijn licht er dwars doorheen en lieten chemische elementen in dit voorgrondstelsel hun spectrale kenmerken achter in het licht dat de aarde bereikte. Op deze manier vonden de astronomen vele elementen die nooit eerder in zo'n ver sterrenstelsel waren waargenomen. Deze techniek leent zich bij uitstek voor de studie van de nucleogenese: het ontstaan van chemische elementen in het heelal.

De allerlichtste elementen (waterstof, helium en lithium) ontstonden in de baaierd van energie kort na de Oerknal. Zwaardere elementen vormden zich tijdens kernfusiereacties in het inwendige van sterren en op het moment dat sterren aan het einde van hun leven onstabiel werden en explodeerden. Het gas en stof in de ruimte tussen de sterren wordt in de loop der tijd dus steeds meer `verrijkt' met zwaardere elementen. Deze elementen verraden zich via hun absorptielijnen in het spectrum van heldere sterren: het licht van deze sterren wordt op heel specifieke golflengten door die elementen geabsorbeerd. Eenzelfde soort absorptie kan plaatsvinden bij het licht van een verre quasar dat door een meer nabijstaand sterrenstelsel heen schijnt.

De meeste absorptielijnen liggen echter in het ultraviolette deel van het spectrum. Aangezien UV-straling niet door de atmosfeer van de aarde heen dringt, moeten zulke waarnemingen dus met behulp van een telescoop in de ruimte worden gedaan. Daardoor is deze `doorlichttechniek' tot nu toe slechts bij enkele, naburige sterrenstelsels toegepast. Maar bij zeer verre sterrenstelsels kan deze techniek wèl met behulp van telescopen op aarde worden toegepast. Dit komt doordat de golflengte van het licht van die zeer verre objecten door de uitdijing van het heelal zo ver is `uitgerekt' dat de UV-straling die zij uitzenden op aarde in het zichtbare deel van het spectrum wordt waargenomen.

Jackson Prochaska en zijn collega's hebben de `doorlichttechniek' toegepast op een sterrenstelsel op 12 miljard lichtjaar afstand, in het sterrenbeeld Kreeft, dus daterend uit het tijd dat het heelal slechts 2 miljard jaar oud was.

In het spectrum van een quasar die er precies achter stond, werden de absorptiedetails van maar liefst 25 elementen gevonden. Vele ervan, zoals borium, tin en lood, waren nog nooit eerder in zo'n ver stelsel gevonden. Zij maken het mogelijk om het proces van stervorming en het ontstaan van chemische elementen in het jonge heelal beter te bestuderen en te vergelijken met de activiteiten in oudere sterrenstelsels. Het is zelfs mogelijk uit deze elementen de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling op die afstand (en in die tijd) af te leiden.