Sterrenstelsel ontdekt uit de peutertijd van het heelal

Een nieuw ontdekt sterrenstelsel op 13,4 miljard lichtjaar afstand tart alle ideeën over het ontstaan van zulke stelsels in het vroege heelal.

Een sterrenstelsel waarvan het licht er 13,4 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken – astronomen hadden absoluut niet verwacht dat ze dát zouden vinden. Maar een internationaal team van wetenschappers, onder wie drie astronomen van de Universiteit Leiden, ontdekte het sterrenstelsel-op-recordafstand met de Hubble-ruimtetelescoop, gericht op het bekende sterrenbeeld Grote Beer. De onderzoekers beschrijven hun vondst binnenkort in het vaktijdschrift The Astrophysical Journal.

Het licht dat we nu van het sterrenstelsel ontvangen werd uitgezonden toen het heelal nog maar 400 miljoen jaar bestond, oftewel toen het nog maar ongeveer drie procent van zijn huidige leeftijd had. We kijken dus naar het extreem verre verleden. Vertaald naar menselijke maatstaven: dit sterrenstelsel gunt ons een blik op de peutertijd van het heelal.

Een kosmische olifant

Rekening houdend met de kolossale afstand is het stelsel opvallend groot en helder: de astronomen omschrijven het als een kosmische ‘olifant’. Het is aan die grote helderheid van het stelsel te danken dat we het, ondanks zijn enorme afstand, kunnen zien. Dat is natuurlijk mooi, maar het is tegelijkertijd ook problematisch.

Volgens de gangbare inzichten zouden sterrenstelsels, zoals ook onze Melkweg, namelijk geleidelijk aan zijn ontstaan. Ze zouden zijn gegroeid door gas uit hun omgeving aan te trekken en met soortgenoten te ‘fuseren’. De nieuwe ontdekking wijst er echter op dat de vorming van sterrenstelsels minder dan 500 miljoen jaar na de oerknal – die als de ‘geboorte’ van ons heelal wordt gezien – al in volle gang was. Een ruwe schatting laat zien dat het record-verre stelsel, dat de aanduiding GN-z11 heeft gekregen, een miljard sterren bevat. Dat is weliswaar tientallen keren zo weinig als ons Melkwegstelsel, maar toch verrassend veel voor zo’n jong sterrenstelsel.

Daarbij komt nog dat het zoekgebied waarin de Hubble-ruimtetelescoop het stelsel GZ-z11 heeft aangetroffen aan de hemel net zo weinig ruimte inneemt als de volle maan. Dat maakt het aannemelijk dat verre ‘kosmische olifanten’ zoals dit stelsel veel talrijker zijn dan de bestaande theoretische modellen voor de vorming van sterrenstelsels voorspellen. De astronomen hebben dan ook lang geaarzeld over hun afstandsmeting. Hun onderzoeksverslag laat echter nauwelijks ruimte meer voor twijfel.

Recordhouder

De drie Leidse astronomen in het team (Rychard Bouwens, Marijn Franx en Ivo Labbé) waren ook betrokken bij de ontdekking van de vorige recordhouder, die in mei 2015 werd gepresenteerd. Dat sterrenstelsel, EGS-zs8-1, staat 150 miljoen lichtjaar dichterbij dan GZ-z11. Naar verwachting zal ook het nieuwe record niet erg lang standhouden. De James Webb Space Telescope, die in 2018 wordt gelanceerd, zou in staat moeten zijn om nog veel kleinere, zwakkere sterrenstelsels op te sporen.