De James Webb-ruimtelescoop heeft het verste sterrenstelsel ooit gezien. De grote afstand tot het stelsel is nu definitief bevestigd. Het ontstond minder dan 325 miljoen jaar na de oerknal.
De James Webb Space Telescope (JWST) heeft al veel sterrenstelsels gezien die buitengewoon ver weg staan, maar nu heeft hij de eerste stelsels te pakken waarvan met zekerheid bewezen is dat ze zich écht op zo’n grote afstand bevinden.
Verschoven licht
Astronomen meten de afstanden van kosmische objecten met behulp de zogeheten roodverschuiving. Doordat het heelal uitdijt, geldt: hoe verder een object van de aarde af staat, hoe sneller het van ons af beweegt. Die beweging veroorzaakt een verschuiving in de golflengte van het licht. Dat effect is vergelijkbaar met het dopplereffect, waarbij een geluid in toonhoogte lijkt toe als het naar ons toekomt, en juist lijkt af te nemen als het van ons af beweegt.
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 ...
In het geval van licht betekent deze verschuiving dat de kleur van het licht roder is naarmate het object sneller van ons af beweegt. Door een vergelijking te maken tussen hoe rood-verschoven een sterrenstelsel er in onze telescopen uitziet, met wat de oorspronkelijke kleur is, kunnen astronomen bepalen hoe ver weg een sterrenstelsel staat.
Bij de eerste JWST-waarnemingen van verre sterrenstelsels konden astronomen slechts een inschatting maken van de roodverschuiving, doordat er geen gedetailleerde informatie beschikbaar was over het werkelijke licht dat die stelsels uitzenden.
De roodverschuiving wordt uitgedrukt in hoeveel maal de waargenomen golflengte opgerekt is ten opzichte van de uitgezonden golflengte. De inschatting was dat deze factor 12 was. Dat zou betekenen dat de geobserveerde stelsels 30 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn en binnen 400 miljoen jaar na de oerknal zijn ontstaan. Veel wetenschappers waren hier echter sceptisch over, vanwege het gebrek aan hard bewijs.
‘Het was cruciaal om te bewijzen dat deze sterrenstelsels inderdaad uit het vroege heelal afkomstig zijn’, schrijft astronoom Emma Curtis-Lake van de Universiteit van Hertfordshire in het Verenigd Koninkrijk in een blog van NASA. ‘Het is namelijk heel goed mogelijk dat nabije sterrenstelsels eruitzien als verre sterrenstelsels.’
Bevestiging
Het nieuwe onderzoek, dat deel uitmaakt van de zogeheten Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), bevestigt dat de roodverschuiving van vier extreem verre sterrenstelsels tussen de 10,4 tot 13,2 ligt. Dat betekent dat zij tussen 325 miljoen en 450 miljoen jaar na de oerknal ontstonden. Het vorige bevestigde record lag rond de 11.
‘Dit zijn verreweg de zwakste infrarood-waarnemingen die ooit zijn gedaan’, zegt kosmoloog Stefano Carniani van de Scuola Normale Superiore in Italië. De telescoopwaarnemingen duurden 28 uur. Ze vonden verspreid over drie dagen plaats. In totaal kregen de onderzoekers 250 zwakke sterrenstelsels in het vizier.
De volgende reeks waarnemingen is gepland voor 2023. Naar verwachting zullen dan nog meer van deze verre sterrenstelsels worden bevestigd. Dat kan ons veel leren over de eerste periode waarin sterrenstelsels vormden. Ook zullen we dan zien hoe verre sterrenstelsels anders zijn dan stelsels die kosmisch gezien meer de buurt liggen.
