Gravitatielens brengt verste protosterrenstelsel aan het licht

Op meer dan 13 miljard lichtjaar van de aarde bevindt zich een sterrenstelsel in wording. Het dateert uit de tijd dat het heelal nog maar 460 miljoen jaar oud was. Dat hebben Franse en Zwitserse astronomen ontdekt (Astronomy & Astrophysics, 416, L35). Daarmee is de periode waarin de eerste sterrenstelsels volgens wetenschappers zijn ontstaan weer wat verder teruggeschoven naar het begin van het heelal zèlf de Oerknal. Het stelsel werd ontdekt op opnamen die gemaakt waren met een van de 8 meter-telescopen van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili. Maar zonder de hulp van een gravitatielens zou het object nooit zijn gevonden.

In de afgelopen jaren hebben astronomen bij hun speurtocht naar zeer verre en dus zeer jonge sterrenstelsels dankbaar gebruik gemaakt van meer nabije clusters van sterrenstelsels die er precies vóór staan. Deze clusters hebben zo'n sterk gravitatieveld dat zij als kosmische lens fungeren. Zij creëren niet alleen dubbele of meervoudige afbeeldingen van objecten die er achter staan, maar vergroten ook hun helderheid. Afgelopen jaar hadden ESO-astronomen op opnamen van Abell 1835, een grote cluster in de richting van het sterrenbeeld Maagd, verscheidene van zulke verre sterrenstelsels gevonden. Deze cluster staat op een afstand van 3,5 miljard lichtjaar, maar de sterrenstelsels zouden minstens 13 miljard lichtjaar ver moeten staan.

Roser Pello en zijn collega's hebben nu van een van deze stelsels, IR 1916, het infraroodspectrum gefotografeerd. In dit spectrum vertoont zich op een golflengte van 1337 nanometer een heldere emissielijn die zich normaliter bevindt bij 122 nm, dus in het ultraviolet. Deze zeer grote `roodverschuiving' is het gevolg van de zeer grote afstand van het stelsel. We kijken terug naar de tijd dat het heelal dat ongeveer 14 miljard jaar geleden ontstond nog maar 460 miljoen jaar oud was. De vorige recordhouder, drie jaar geleden ontdekt op opnamen van de Hubble Space Telescope, was een sterrenstelsel (achter een andere cluster) uit de tijd dat het heelal 750 miljoen jaar oud was.

De helderheid van nieuwe recordhouder wordt dank zij de lenswerking van de voorgrondcluster maar liefst 25 tot 100 maal vergroot. Dit betekent dat het object in werkelijkheid ongeveer tienduizend maal zo klein is als ons melkwegstelsel. Zijn massa is slechts iets groter dan die van de grootste bolvormige sterrenhopen die men rond ons melkwegstelsel en andere nabije sterrenstelsels ziet. Het object is waarschijnlijk een sterrenstelsel in wording, een reusachtige wolk waterstofgas waarin door samentrekking sterren ontstaan. Het intrigerende is dat dit proces al zo kort na de Oerknal is begonnen. Astronomen hopen nog meer van dit soort lichtbronnen te vinden, om zo een beter inzicht te kunnen krijgen in de periode die de overgang van de `middeleeuwen' naar de `renaissance' van het heelal markeert.