Sterrenstelsel uit begin van heelal gevonden

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Pascal Oesch van Yale University (VS) heeft een sterrenstelsel gevonden uit de tijd dat het heelal nog maar 5% van zijn huidige leeftijd had. De exacte afstand van het buitengewoon heldere sterrenstelsel is met een van de Keck-telescopen op Hawaï vastgesteld op ruim 13 miljard lichtjaar (roodverschuiving 7,73). Daarmee is dit het verste sterrenstelsel dat ooit is gezien. Het onderzoeksresultaat, waaraan drie Leidse astronomen meewerkten, wordt vandaag gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.

Het record-sterrenstelsel EGS-zs8-1 werd oorspronkelijk geïdentificeerd op basis van zijn bijzondere kleuren in opnamen van de ruimtetelescopen Hubble en Spitzer. Het is een van de helderste en zwaarste objecten in het vroege universum. 'In slechts 670 miljoen jaar heeft het stelsel een massa opgebouwd van meer dan 15% van de massa van de huidige Melkweg', zegt eerste auteur Oesch. De nieuwe afstandsmeting van EGS-zs8-1 heeft ook bevestigd dat het sterrenstelsel in rap tempo nieuwe sterren aan het vormen was, zo'n 80 keer sneller dan het tempo waarin onze Melkweg dat nu doet.

Van slechts een handjevol sterrenstelsels in het jonge heelal zijn de afstanden nauwkeurig gemeten. Iedere bevestiging levert een nieuw stukje op van de puzzel die de vorming van de eerste sterrenstelsels is. Astronomen kunnen dit soort afstandsmetingen alleen doen met de grootste telescopen ter wereld, in dit geval met het MOSFIRE-instrument op de Keck 1 telescoop op Hawaï (VS), waarmee ze meerdere stelsels op hetzelfde moment kunnen waarnemen.

Het bestuderen van sterrenstelsels op dit soort extreme afstanden is een van de uitdagingen binnen de sterrenkunde in de komende tien jaar. Coauteur Rychard Bouwens (Universiteit Leiden) benadrukt het belang van onderzoek aan stelsels in deze vroege periode van het heelal. 'Het heelal onderging op dat moment belangrijke veranderingen. De wolken van neutraal waterstof tussen de sterrenstelsels veranderden in een heet, geïoniseerd plasma. Het lijkt erop dat de jonge sterren in vroege sterrenstelsels zoals EGS-zs8-1 de belangrijkste aanjagers waren voor deze overgang, die we het 'tijdperk van herionisatie' noemen.'

Het onderzoeksresultaat roept ook weer nieuwe vragen op. Het bevestigt dat er in de babytijd van het heelal al zware sterrenstelsels waren, maar toont ook aan dat ze totaal andere fysische eigenschappen bezaten dan de huidige sterrenstelsels om ons heen. De ongewone kleuren van de vroege stelsels in de Hubble- en Spitzer-opnamen vinden hun oorsprong in de snelle vorming van zware sterren die interageren met het oorspronkelijke gas in de stelsels. De astronomen kijken uit naar de lancering van de James Webb Space Telescope in 2018, die nog veel meer informatie gaat opleveren over de kosmische dageraad.