Sinds het ontstaan van het heelal 13,7 miljard jaar geleden hebben alle sterren die ooit bestaan hebben samen 4 x 1084 lichtdeeltjes (fotonen) uitgezonden. Dat is ruim tienduizend keer meer dan het aantal atomen in het universum. Astronomen hebben deze fotonentelling uitgevoerd aan de hand van metingen van de ruimtetelescoop Fermi.

Een paar honderd miljoen jaar na de oerknal vormden de eerste sterren in het heelal. Sindsdien zijn er triljarden (1021) tot quadriljoenen (1024) sterren ontstaan die allemaal hun (UV, infrarode en zichtbare) licht de ruimte in stralen. Door te onderzoeken hoeveel sterlicht er is en wanneer het is uitgezonden, proberen astronomen de geschiedenis van de stervorming in kaart te brengen.

Fermi-LAT-metingen

Dat onze hemel niet continu fel verlicht wordt door al dit licht komt doordat het heelal onvoorstelbaar groot is. Daardoor is het meeste sterlicht dat ons bereikt zwak. Het licht van de zon – ook een ster – is natuurlijk de uitzondering. Het overige sterlicht dat op aarde aankomt, is vergelijkbaar met een lampje van zestig watt op een afstand van vier kilometer, zo schrijven de onderzoekers.

Het sterlicht dat de onderzoekers indirect gemeten hebben, wordt het extragalactic background light (EBL) genoemd: het extragalactische achtergrondlicht. Het is een soort mist van UV-, infrarood- en zichtbaar licht dat overal in de ruimte te vinden is. Dit licht is vaak te zwak om te meten. Daarom keken de onderzoekers met Fermi’s Large Area Telescope (Fermi-LAT) naar gammastraling die door deze mist heen gereisd is.

Impressie van ruimtetelescoop Fermi. Bron: NASA/General Dynamics

Gammastraling van blazars

Gammastraling wordt uitgezonden door extreme processen in het heelal, zoals blazars. Een blazar is een sterrenstelsel met in het midden een enorm zwart gat dat materie aan het opslokken is. Hierbij komt veel energie vrij, waardoor de blazar een krachtige, gebundelde stroom van deeltjes en straling (waaronder gammastraling) uitzendt.

Als die gebundelde stroom in onze richting ‘schijnt’, kunnen we de gammastraling meten. Onderweg naar de aarde beweegt de gammastraling door het tussengelegen EBL heen. ‘Gammastraling die door deze mist van sterlicht reist, wordt er gedeeltelijk door geabsorbeerd’, zegt Marco Ajello van Clemson University in de Verenigde Staten. ‘Door te meten hoeveel gammastraling is geabsorbeerd, kunnen we de afleiden hoeveel sterlicht de straling onderweg tegenkwam.’

Impressie van een blazar die neutrino’s (ν) en gamma-straling (γ) uitzendt. Bron: IceCube/NASA

Sterhistorie

Hoe verder je het heelal in kijkt, hoe verder je terug in de tijd kijkt. Dit komt doordat licht niet sneller kan gaan dan de lichtsnelheid. Als je licht van een ster op één lichtjaar afstand bekijkt, dan zie je die ster zoals hij er één jaar geleden uitzag. Door naar gammastraling van blazers op verschillende afstanden te kijken, konden de onderzoekers het sterlicht van verschillende periodes in het verleden bestuderen.

De onderzoekers bekeken met Fermi-LAT de gammastraling van 739 blazars en één gammaflits. Zo brachten ze de hoeveelheid sterlicht in kaart. Ze extrapoleren dat er sinds de oerknal in totaal 4 x 1084 lichtdeeltjes door sterren zijn uitgezonden in het voor ons zichtbare universum.

Met de Fermi-metingen bevestigen de onderzoekers bovendien dat de vorming van sterren tien miljard jaar geleden een hoogtepunt bereikte. Sindsdien staat stervorming op een lager pitje, maar niet volledig stil. In de Melkweg zien jaarlijks gemiddeld zeven nieuwe sterren het licht.