Sterrenstelsel ontdekt dat veel te vroeg groot en oud werd

Er is een sterrenstelsel waarin al ‘snel’ na de oerknal geen nieuwe sterren meer ontstonden. Daardoor spot het met theorieën over het ontstaan van sterren.

Het is een raadsel voor astronomen: een sterrenstelsel dat al binnen een miljard jaar na het ontstaan van het heelal groot en oud was. Tekening Leonard Doublet/Swinburne University

Een sterrenstelsel dat vlak na de oerknal ontstond groeide sneller dan de huidige theorieën toestaan. Het reusachtige sterrenstelsel is ruim vijf keer zwaarder dan de Melkweg, maar twaalf keer kleiner. En wat ook opvallend is: het is al vroeg gestopt met groeien.

„Het reuzenstelsel is daarom te vergelijken met een baby van honderd kilo met een baard”, zegt een van de ontdekkers, Ivo Labbé van de Universiteit Leiden in een persbericht. De onderzoekers publiceerden hun vondst afgelopen donderdag in Nature.

Het licht en de straling dat van het reuzenstelsel, genaamd ZF-COSMOS-20115, op aarde te zien is, toont het stelsel toen het heelal 1,6 miljard jaar oud was. Het heelal is nu ongeveer 14 miljard jaar oud. Het sterrenstelsel werd enkele jaren geleden al ontdekt en viel op door zijn bijzondere rode kleur. Het duurde een paar jaar voordat duidelijk werd dat de kleur ontstaat doordat in het stelsel geen nieuwe sterren meer ontstaan. Het is een sterrenstelsel dat ongewoon vroeg ‘oud’ is geworden.

Pasgeboren sterren produceren veel energie en zijn heet. Die geven veel blauw licht af. Als ze ouder worden koelen ze steeds verder af, waardoor ze rood kleuren. Omdat het reuzenstelsel enkel uit oude sterren bestaat, ziet het er rood uit.

In het jonge heelal ontstonden de eerste sterrenstelsels uit gaswolken. Door kleine dichtheidsverschillen in de gaswolken, ontstonden er samenklonteringen. Die trokken steeds meer gas aan waardoor de temperatuur en druk stegen, totdat er kernfusie kon plaatsvinden. De huidige theorieën gaan er van uit dat sterrenstelsels minder dan tien procent van het gas uit hun wolk gebruiken om sterren te vormen.

Het reuzenstelsel ZF-COSMOS-20115 stopte al met groeien toen het heelal ongeveer 1 miljard jaar oud was. Astronomen gaan er echter van uit dat er rond die tijd alleen kleine, lichte sterrenstelsels bestonden die nog druk bezig waren met het vormen van nieuwe sterren. ZF-COSMOS-20115 past niet in dat plaatje.

Maar ZF-COSMOS-20115 moet op jonge leeftijd een enorme groeispurt hebben ondergaan en is heel zwaar geworden, waarbij het niet de verwachte tien procent, maar bijna al het gas in zijn omgeving heeft gebruikt voor de vorming van sterren. Hoe het stelsel zo snel kon groeien is onduidelijk.