Vlak na de oerknal waren er al heel zware sterrenstelsels, hebben astronomen ontdekt met hulp van de James Webb-ruimtetelescoop. Deze ontdekking kan ideeën over de vorming van sterrenstelsels op de schop nemen.
Veel sterrenstelsels in het vroege heelal lijken een stuk zwaarder dan verwacht. Met de James Webb-ruimtetelescoop (JWST) hebben astronomen de maximale leeftijd bepaald van sterrenstelsels met massa’s tot 100 miljard keer die van de zon. Deze stelsels hebben zich sneller gevormd dan de huidige theoretische modellen kunnen verklaren.
Astronoom Ivo Labbé van de Swinburne University of Technology in Australië bepaalde met zijn collega’s de afstand tot zes zware sterrenstelsels, met behulp van een verschijnsel dat roodverschuiving wordt genoemd. Objecten die verder van de aarde verwijderd zijn, bewegen zich sneller van ons af, waardoor ze roder lijken dan nabije objecten. De astronomen ontdekten dat deze sterrenstelsels allemaal ongeveer 30 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn. Dat betekent dat ze binnen 700 miljoen jaar na de oerknal ontstaan zijn.
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 ...
‘Van tevoren zou ik gegokt hebben dat zulke sterrenstelsels zo vroeg in het heelal niet zouden bestaan’, zegt astronoom Pieter van Dokkum van Yale University in Connecticut, die deel uitmaakt van het onderzoeksteam.
Beginnetjes
De sterrenstelsels hebben allemaal een massa die minstens 10 miljard keer zo groot is als die van de zon. Eén stelsel is zelfs 100 miljard zonsmassa’s zwaar. Op basis van theoretische modellen verwacht je dat zulke jonge sterrenstelsels een relatief lage massa hebben, en weinig sterren bevatten. In de loop der tijd groeien ze dan uit tot iets dat meer lijkt op onze eigen Melkweg, die ongeveer 1,5 biljoen zonsmassa’s zwaar is.
Lees ook: James Webb ziet verste sterrenstelsel
Hoewel deze jonge sterrenstelsels dus opvallend zwaar zijn, zijn ze ook verrassend compact. ‘Mogelijk vormen de centra van sterrenstelsels zich heel vroeg, eerder dan we dachten, waarna de rest van het stelsel zich eromheen opbouwt’, zegt Van Dokkum. ‘Ik vermoed dat we geen eindproducten zien, maar beginnetjes die heel snel zijn ontstaan.’
Niet genoeg gas
Het precieze mechanisme achter deze snelle vorming van sterrenstelsels, of kernen van sterrenstelsels, is nog onduidelijk. ‘Als dit alles na vervolgonderzoek standhoudt, moeten we opnieuw nadenken over een deel van de vroege geschiedenis van sterrenstelselvorming’, zegt astronoom Andrew Pontzen van het University College London.
Verder onderzoek zal bestaan uit gedetailleerde JWST-waarnemingen en analyses van de lichtspectra van de sterrenstelsels. Als de bevindingen kloppen, kan dat een probleem zijn voor ons begrip van het vroege heelal. ‘Nadat we het artikel al hadden ingediend, werden we erop gewezen dat er op dat moment eigenlijk niet genoeg gas aanwezig was in het heelal om zoveel zware sterrenstelsels te vormen. Dat was een beetje een schok’, zegt Labbé.
