Wetenschappers hebben gloeiend zuurstof gevonden op vele miljarden lichtjaren van de aarde. Het zuurstof is gevonden in een sterrenstelsel, dat astronomen zien zoals het er slechts 700 miljoen jaar na de oerknal uitzag.

Artistieke impressie van het jonge sterrenstelsel.

Artistieke impressie van het jonge sterrenstelsel.

Het gaat in dit geval om het sterrenstelsel SXDF-NB1006-2. Niet eerder vonden onderzoekers zuurstof in een nog jonger sterrenstelsel dan SXDF-NB1006-2 en dat is vooral te danken aan de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Astronomen hebben deze radiotelescoop namelijk gebruikt om het zuurstof te vinden. ALMA is het grootste astronomische project op aarde en bestaat uit 66 antenneschotels. De schotels worden ingezet om de koudste objecten in het heelal te bestuderen, zoals de bouwblokken van sterren, maar ook van planetaire systemen en sterrenstelsels.

Het zuurstof in SXDF-NB1006-2 is mogelijk geïoniseerd door de krachtige straling van jonge reuzensterren. In een zuurstofatoom bevinden zich normaal gesproken acht protonen, acht neutronen en acht elektronen. Wanneer een atoom een elektron verliest, dan zijn er meer protonen dan elektronen en dan is de zuurstofatoom geladen, oftewel geïoniseerd.

Kosmische reïonisatie
Toen het heelal nog piepjong was, toen waren er nog geen sterren, sterrenstelsels en andere objecten. Het universum was gevuld met elektrisch neutraal gas. Een paar honderd miljoen jaar na de oerknal begonnen de eerste objecten te stralen. Door de krachtige straling braken de ongeladen atomen af en werd het gas geïoniseerd. Deze periode wordt ook wel de kosmische reïonisatie genoemd, een tijd waarin het heelal transformeerde.

De geschiedenis van het universum. 400 miljoen jaar na de oerknal begon de reïonisatieperiode, die duurde totdat het heelal één miljard jaar oud was.

De geschiedenis van het universum. 400 miljoen jaar na de oerknal begon de reïonisatieperiode, die duurde totdat het heelal één miljard jaar oud was.

Er is relatief weinig zuurstof gevonden in SXDF-NB1006-2, namelijk tien keer zo weinig als de zon bevat. “Deze geringe abundantie komt niet als een verrassing,” vertelt wetenschapper Naoki Yoshida van de universiteit van Tokio. Ze doelt daarmee op het feit dat zwaardere elementen – zoals zuurstof – pas later in aantallen zijn toegenomen, nadat de eerste generaties sterren explodeerden. “Maar we hebben ook nog iets onverwachts ontdekt: een zeer geringe hoeveelheid stof.”

Het feit dat er geïoniseerde zuurstof is gevonden in het jonge sterrenstelsel is een teken dat er in SXDF-NB1006-2 veel extreem heldere sterren zijn gevormd. Deze sterren zijn tientallen keren zwaarder dan de zon. Deze reuzensterren zenden de intense ultraviolette straling uit, waardoor zuurstofatomen ioniseren.

Vervolgwaarnemingen
“Hiermee is de beantwoording van de vraag welk soort objecten de kosmische reïonisatie heeft veroorzaakt een stap dichterbij gekomen,” concludeert Yoichi Tamura van de universiteit van Tokio uit. “Onze volgende waarnemingen met ALMA zijn al begonnen. Nog nauwkeurigere waarnemingen zullen ons in staat stellen om de verdeling en de beweging van geïoniseerde zuurstof in het stelsel te zien, en cruciale informatie opleveren over de eigenschappen van het sterrenstelsel.”