kleuter

Astronomen hebben in het jonge heelal een verrassend sterrenstelsel ontdekt. Het sterrenstelsel is namelijk veel verder ontwikkeld dan zo kort na de oerknal voor mogelijk werd gehouden.

Je zou maar raar opkijken als je op kraamvisite gaat bij een vriend of vriendin en daar in de wieg een vrolijk kletsende kleuter aantreft. Toch is dat ongeveer wat onderzoekers overkomen is toen ze met behulp van de Very Large Telescope (VLT) en het Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) één van de jongste en verste sterrenstelsels onderzochten die ooit zijn waargenomen. Ze hadden verwacht een baby-sterrenstelsel te zien, maar stuitten op een verrassend ontwikkeld stelsel.

A1689-zD1
De onderzoekers bestudeerden het sterrenstelsel A1689-zD1. We zien het stelsel zoals het er kort – zo’n 700 miljoen jaar – na de oerknal uitzag. In die tijd ontstonden de eerste sterren en kwam er een einde aan het langdurige donkere tijdperk. De onderzoekers verwachtten dan ook dat A1689-zD1 een pasgevormd stelsel zou zijn. Maar in plaats daarvan was het chemisch complex en stofrijk: een vroegrijpe kosmische kleuter. “We waren erg verrast toen we ontdekten dat ALMA het stelsel niet alleen had waargenomen, maar zelfs duidelijk had gedetecteerd,” vertelt onderzoeker Darach Watson. “Eén van de hoofddoelen van ALMA was het opsporen van sterrenstelsels in het jonge heelal, aan de hand van de emissies van hun koude gas en stof – en hier hebben we er één!”

Zware elementen
Wanneer we de leeftijd van A1689-zD1 in acht nemen, zouden we verwachten dat het sterrenstelsel weinig zware chemische elementen (zwaarder dan waterstof en helium) bevat. Die elementen ontstaan namelijk in het inwendige van sterren en worden pas over de ruimte verspreid als die sterren sterven. Om aanzienlijke hoeveelheden zware elementen van het soort koolstof, stikstof en zuurstof te bevatten, moet dat proces zich meerdere keren in het sterrenstelsel herhalen. Tot verbazing van de onderzoekers zendt het sterrenstelsel veel straling uit in het ver-infrarood. Dat suggereert dat het al veel sterren en significante hoeveelheden metalen heeft geproduceerd. Ook bleek de verhouding stof/gas van het sterrenstelsel vergelijkbaar te zijn met die van veel verder ontwikkelde sterrenstelsels. “Hoewel de precieze oorsprong van galactisch stof nog onduidelijk is, wijzen onze bevindingen erop dat de productie ervan heel snel verloopt: binnen 500 miljoen jaar na de eerste stervorming in het heelal – een heel korte kosmologische tijdspanne als je bedenkt dat de meeste sterren miljarden jaren oud worden.” Alles wijst erop dat A1689-zD1 al zo’n 560 miljoen jaar na de oerknal gestaag sterren heeft geproduceerd.

En dat is goed nieuws. Onderzoekers waren namelijk bang dat ze zulke verre sterrenstelsels niet zouden kunnen detecteren door te kijken naar de emissie van koud gas en stof. Maar ALMA hoefde maar enkele keren naar A1689-zD1 te kijken om het te detecteren. “Dit verrassend stofrijke sterrenstelsel lijkt veel haast te hebben gemaakt met de productie van zijn eerste generaties van sterren,” vertelt onderzoeker Kirsten Knudsen. “In de toekomst zal ALMA ons kunnen helpen om meer van zulke sterrenstelsels op te sporen, zodat we erachter komen waarom ze zo snel volwassen worden.”