Het suggereert dat deze sterren zo’n 180 miljoen jaar na de oerknal ontstonden.

Dat schrijven onderzoekers in het blad Nature. Het is een baanbrekend onderzoek. Nog niet eerder hebben onderzoekers zo nauwkeurig vast kunnen stellen wanneer de eerste sterren in het universum het levenslicht zagen. En ook de manier waarop de astronomen tot hun bevindingen zijn gekomen, is opzienbarend. Het is ze namelijk gelukt om – met een verbazingwekkend klein observatorium – een signaal van die eerste sterren op te pikken! “De ontdekking van dit zwakke signaal biedt een nieuwe kijk op het jonge universum,” aldus onderzoeker Judd Bowman.

Het jonge universum
Om te begrijpen wat de onderzoekers precies hebben waargenomen, moeten we eerst een goed beeld hebben van het jonge universum. Dat leek kort na de oerknal namelijk in niets op het universum zoals wij dat nu kennen. Zo was het jonge universum miljoenen jaren op rij pikdonker. Gedurende die zogenoemde Dark Ages bestond het universum voornamelijk uit waterstofgas dat baadde in kosmische achtergrondstraling: warmtestraling die kort na de oerknal werd uitgezonden. Aangenomen wordt dat het licht van de eerste sterren ervoor zorgde dat het waterstofgas de omringende kosmische achtergrondstraling absorbeerde. Radiogolven op een specifieke frequentie zouden daarvan getuigen.

Het lijkt simpel: vind die radiogolven en je kunt achterhalen wanneer de eerste sterren ontstonden. Maar in de praktijk is het lastiger. Want door de uitdijing van het universum zouden we die absorptie nu op een lagere, onbekende frequentie waarnemen. Wat daarbij ook niet helpt, is dat radiozenders op aarde juist op die lagere frequenties voor verstoring zorgen. “Het is een grote technische uitdaging om (dit signaal, red.) te detecteren,” aldus Peter Kurczynski, verbonden aan de National Science Foundation die het onderzoek deels bekostigde. “Bronnen van ruis kunnen wel 10.000 keer duidelijker zijn dan het signaal: het is alsof je in het midden van een orkaan zit en probeert om het flappen van de vleugels van een kolibrie te horen.”

Het observatorium waarmee het signaal is opgepikt, is niet veel groter dan een keukentafel. Afbeelding: CSIRO Australia.

Keukentafel
En toch is het onderzoekers nu dus gelukt. En wel met een observatorium dat amper groter is dan een keukentafel. De astronomen zetten het observatorium diep in de Australische woestijn, ver van alle aardse bronnen van radiostraling. “Deze onderzoekers hebben met een kleine radio-antenne in de woestijn verder terug in de geschiedenis gekeken dan de meest krachtige ruimtetelescopen,” stelt Kurczynski. En zo stuitten ze uiteindelijk op het 13,6 miljard jaar oude signaal. “Telescopen kunnen niet ver genoeg kijken om zulke oude sterren direct waar te nemen, maar wij hebben in radiogolven afkomstig uit de ruimte, gezien wanneer ze aangingen,” stelt Bowman.

De nieuwe tijdlijn van het ontstaan van ons universum, gebaseerd op dit nieuwste onderzoek. Afbeelding: N.R.Fuller, National Science Foundation.

Donkere materie
Het onderzoek toont aan dat de eerste sterren al zo’n 180 miljoen jaar na de oerknal het levenslicht zagen. “Dit is het eerste echte signaal dat sterren zich beginnen te vormen en het medium rondom zich beginnen te beïnvloeden,” stelt onderzoeker Alan Rogers. Maar de wetenschappers kunnen op basis van hun studie nog meer conclusies trekken over het jonge universum. Zo onthult het onderzoek ook dat het gas in het universum waarschijnlijk veel kouder was dan gedacht. Het is mogelijk te verklaren doordat gewone materie de interactie aanging met donkere materie en zo energie kwijtraakte. “Als dat idee bevestigd wordt, hebben we iets nieuws en fundamenteels geleerd over de mysterieuze donkere materie waar tot wel 85 procent van de materie in het universum uit bestaat,” stelt Bowman.

Het baanbrekende onderzoek smaakt hoe dan ook naar meer. “Nu we weten dat dit signaal bestaat, moeten we snel nieuwe radiotelescopen online brengen die dit signaal nog verder kunnen uitdiepen.” Het moet leiden tot een veel beter beeld van het ontstaan van ons universum.