In het jonge heelal waren er veel meer sterrenstelsels die leken op onze eigen Melkweg dan gedacht. Dat blijkt uit waarnemingen van de James Webb-ruimtetelescoop.
Een internationale groep astronomen heeft bijna vierduizend sterrenstelsels in het vroege heelal onderzocht die waargenomen zijn door de James Webb-telescoop. Ze ontstonden één tot enkele miljarden jaren na de oerknal.
Tot hun verrassing zagen de onderzoekers tien keer zo veel Melkwegstelsel-achtige stelsels dan verwacht op basis van eerdere waarnemingen van de Hubble-telescoop. Dit wijst erop dat de huidige modellen over de evolutie van de kosmische structuur op de schop moeten. De resultaten verschenen in het vakblad The Astrophysical Journal.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Schijven en klodders
Onze Melkweg is een schijfvormig sterrenstelsel dat er vanaf een afstand uitziet als een pannenkoek met een verdikking in het midden. Dergelijke stelsels hebben vaak spiraalvormige armen, en de sterren draaien om het centrum. Het idee is dat dit type schijf tegenwoordig de meest voorkomende vorm is bij sterrenstelsels in onze nabije omgeving.
Maar in het vroege heelal zouden stelsels er heel anders uit hebben gezien. ‘De vroege stelsels die we waarnamen met de Hubble-telescoop, de voorloper van de James Webb-telescoop, zagen er onregelmatig en vervormd uit’, vertelt astrofysicus Christopher Conselice van de Universiteit van Manchester. ‘Ze hadden geen duidelijk gedefinieerde vorm, maar leken op klodders van licht of structuren die verstoord waren, of bezig waren om te vervormen.’
Onder kosmologen heerste daarom het idee dat sterrenstelsels in het vroege heelal regelmatig met elkaar botsten en samensmolten, wat onregelmatige structuren oplevert. De vorm van schijfvormige sterrenstelsels zou te kwetsbaar zijn om te overleven onder die onstuimige omstandigheden. Daardoor zouden er in het vroeg heelal nauwelijks Melkweg-achtige sterrenstelsels hebben kunnen bestaan. De verwachting was dat deze schijfvormige stelsels pas een kans zouden krijgen op het moment dat het heelal ongeveer zes miljard jaar oud was.
Onregelmatig
De nieuwe metingen van de James Webb-telescopen laten een heel ander beeld zien. Dat bleek toen astronomen de waarnemingen van bijna vierduizend sterrenstelsels bestudeerden. Ze deelden ze handmatig in in drie categorieën: schijfvormige stelsels, elliptische stelsels en onregelmatige, rommelige stelsels.
Het vermoeden was dat de laatste categorie de overhand zou hebben in het vroege heelal. Maar dat bleek niet het geval. Schijfstelsels blijken tien keer zo vaak voor te komen als astronomen dachten op basis van eerdere waarnemingen van de Hubble-telescoop. ‘We waren geschokt toen we ontdekten dat veel sterrenstelsels waarvan we dachten dat ze onregelmatig waren, eigenlijk echte schijfstelsels zijn’, vertelt Conselice.
De kracht van Webb
De ontdekking dat schijfstelsels veel talrijker waren dan gedacht, heeft grote gevolgen voor ons begrip over de evolutie van het heelal. Astronomen en kosmologen moeten hun beeld over het ontstaan en de evolutie van de eerste sterrenstelsels herzien, zegt Conselice.
Het toont namelijk aan dat er in het vroege heelal minder botsingen waren tussen sterrenstelsels dan gedacht. ‘Dat wijst erop dat de vorming van sterrenstelsels veel eerder plaatsvindt dan we dachten – enkele miljarden jaren eerder zelfs’, zegt Conselice.
De ontdekking toont de kracht van de nieuwe James Webb-telescoop, die eind 2021 gelanceerd werd. Conselice: ‘Het laat zien dat we met de James Webb-telescoop veel meer leren over het vroege heelal dan met Hubble. En dit is nog maar het begin. We moeten deze schijfstelsels nu gaan volgen om te proberen hun eigenschappen in meer detail te begrijpen.’
