Ver sterrenstelsel biedt een kijkje in de peutertijd van het heelal

ESO/M. Kornmesser

Met de ALMA-telescoop in Chili – een grote opstelling van schotelantennes waarmee een bepaald type radiostraling wordt opgevangen – is een ver jong sterrenstelsel waargenomen dat veel interstellair stof bevat. Dat bewijst dat de ruimte tussen de sterren in het stelsel is verrijkt met materiaal van talrijke supernova’s – zware sterren van een eerdere generatie die aan het einde van hun bestaan zijn geëxplodeerd.

Het onderzochte sterrenstelsel, dat de aanduiding A2744_YD4 heeft gekregen, is het verste stelsel dat ooit met ALMA is waargenomen. Het licht dat astronomen nu van dit sterrenstelsel opvangen is iets meer dan 13 miljard jaar onderweg geweest. Hierdoor zien zij het stelsel zoals het was toen het heelal nog ‘maar’ 600 miljoen jaar bestond. Daarmee biedt A2744_YD4 als het ware een kijkje in de ‘peutertijd’ van het heelal.

Volgens de huidige inzichten bestonden er kort na het ontstaan van het heelal – ongeveer 13,8 miljard jaar geleden – nog geen sterren of sterrenstelsels. Het jonge heelal was slechts gevuld met een ondoorzichtige ‘mist’ van elektrisch neutraal gas, bestaande uit de lichte elementen waterstof en helium.

Dat de kosmos uiteindelijk doorzichtig werd, is volgens astronomen het werk van de eerste generaties van sterren. Met hun intense straling zouden deze ervoor hebben gezorgd dat het gas elektronen kwijtraakte, waardoor de kosmische mist optrok. Bovendien waren de sterren de eerste producenten van elementen zwaarder dan helium. Dat is het materiaal waaruit behalve interstellair stof ook planeten en wijzelf bestaan.

Kosmische dageraad

Een van de grote uitdagingen waar astronomen momenteel voor staan, is de bepaling van het moment waarop die ‘kosmische dageraad’ plaatsvond. Een internationaal team van astronomen komt in een artikel in Astrophysical Journal Letters tot de conclusie dat deze dageraad ongeveer 200 miljoen vóór het moment waarop we A2744_YD4 waarnemen heeft plaatsgevonden. Zo lang moet de productie van de hoeveelheid stof die in het stelsel is gedetecteerd hebben geduurd.

Het opsporen van stof in de verste sterrenstelsels is geen eenvoudige opgave. Door zijn grote afstand zou A2744_YD4 normaal gesproken zelfs onwaarneembaar zwak moeten zijn voor de gevoelige ‘ogen’ van ALMA.

Het toeval wil echter dat het stelsel van de aarde uit gezien achter een grote cluster van veel nabijere sterrenstelsels staat, die Abell 2744 wordt genoemd. De zwaartekracht van deze cluster buigt het licht van verder weg gelegen objecten af, ongeveer zoals een lens dat zou doen. Door dit ‘zwaartekrachtlenseffect’ is het beeld van het verre sterrenstelsel met ongeveer een factor 2 versterkt en daarmee binnen het bereik van ALMA gekomen.

    • Eddy Echternach