Eindelijk weten we hoe het licht aanging in de ruimte

Na bijna 14 miljard jaar weten we eindelijk wat het licht 'aanzette' in het jonge heelal. Nieuwe waarnemingen van de Hubble en James Webb-telescoop laten zien dat niet de grote, krachtige sterrenstelsels of zwarte gaten de ruimte verlichtten, maar juist kleine dwergstelsels.

Die mini-sterrenstelsels straalden in de allereerste fase van het universum zoveel energie uit dat ze de dikke mist van waterstofgas die de ruimte vulde, letterlijk wegbrandden.

“Deze ontdekking onthult de cruciale rol van extreem zwakke sterrenstelsels in de evolutie van het vroege universum”, zegt astrofysicus Iryna Chemerynska van het Institut d’Astrophysique de Paris. “Ze produceerden de ioniserende straling die neutrale waterstof veranderde in plasma waardoor er licht in het universum kon doordringen.”

Kort na de oerknal bestond het heelal uit een dichte, hete nevel van plasma. Licht kon daar niet doorheen dringen. Pas na ongeveer 300.000 jaar koelde het af en vormde zich neutraal waterstofgas, nog steeds donker, want lichtbronnen ontbraken.

Daaruit ontstonden de eerste sterren. Hun intense straling ioniseerde het waterstofgas, waardoor het universum eindelijk transparant werd. Deze periode, de 'kosmische dageraad', duurde tot zo’n miljard jaar na de oerknal.

Tot nu toe was onduidelijk welke objecten die herionisatie veroorzaakten. Grote sterrenstelsels of zwarte gaten leken de logische kandidaten, maar James Webb heeft nu een andere hoofdrolspeler aangewezen: de talloze kleine dwergstelsels.

Onder leiding van astrofysicus Hakim Atek keek een team naar de verre sterrenhoop Abell 2744, een gebied waar de zwaartekracht van het cluster als een kosmische lens werkt. Daardoor wordt licht van nog verder weg vergroot en kunnen we een glimp opvangen van de allervroegste sterrenstelsels.

JWST-gegevens onthulden dat deze mini-galaxies veel talrijker én helderder waren dan gedacht. Ze bleken honderd keer vaker voor te komen dan grote sterrenstelsels, en samen produceerden ze vier keer zoveel ioniserende straling als alle grote sterrenstelsels bij elkaar.

“Deze kleine krachtpatsers zonden samen genoeg energie uit om het universum te transformeren”, aldus Atek. “Ondanks hun mini-formaat waren ze de echte motor achter de kosmische dageraad.”

Het onderzoek beslaat nog maar één klein stukje hemel, dus vervolgstudies moeten uitwijzen of deze populatie dwergstelsels representatief is voor het hele vroege heelal. Toch is het resultaat veelbelovend.

“Met de JWST betreden we onbekend terrein”, zegt astrofysicus Themiya Nanayakkara van Swinburne University. “Dit werk opent nieuwe vragen over de oorsprong van alles wat we kennen.”

Bron: Science Alert