De James Webb-ruimtetelescoop heeft zojuist zwaar nieuws over de jonge kosmos gedropt. We hebben het over de kosmische ‘fabrieken’ die het vroege heelal vol met sterrenstof pompten. Dat stof? Het was de grondstof voor alles wat we nu zien. Nieuwe sterren. Grote sterrenstelsels. Ons.
Maar laten we reëel zijn. Rechtstreeks naar die oude sterrenstelsels kijken is moeilijk. JWST is zeker krachtig. Het ziet ze. Maar krijg je de korrelige details? Nog steeds een uitdaging.
Het team achter deze doorbraak deed dus wat slimme wetenschappers doen. Ze hebben vals gespeeld. Soort van.
In plaats van in het diepe donker op zoek te gaan naar naald-in-een-hooiberg-proof, zochten ze dichter bij huis. Ze bestudeerden Sextans A. Een dwergstelsel op slechts 4,6 miljoen lichtjaar afstand. Het is modern. Het is dichtbij. En het draagt de chemische kleding van de eerste sterrenstelsels van het universum als een goed maatpak.
“Het rechtstreeks bestuderen van de sterrenstelsels die het vroege heelal bevolkten is nog steeds erg moeilijk”, legt teamleider Claudio Gavetti van INAF uit. “Het observeren van een nabijgelegen sterrenstelsel als Sextans… biedt ons een kostbare kans.”
Waarom Sextans A ertoe doet
Laten we terugspoelen. Het vroege heelal was chemisch saai. Meestal waterstof. Wat helium. Een heel klein snufje zwaarder spul. Astronomen noemen deze ‘metalen’.
De eerste sterren – POP III-sterren – werden geboren uit deze neutrale soep. Ze waren metaalarm. Maar ze zaten niet stil. Ze hebben waterstof en helium samengevoegd. Ze smeedden zware elementen. Toen ze stierven? Ze ontploften. Supernovae verspreidden deze metalen over het interstellaire medium.
Volgende generatie: POP II-sterren. Deze jongens erfden de rijkdom. Ze hadden metalen. Onze zon? Wij zijn POP I-sterren. Nog rijker aan metalen. Maar niet elk sterrenstelsel kreeg de memo. Dwergstelsels zoals Sextans A bleven arm. Sextans A bevat slechts 1% tot 7% van de metalen die in de zon voorkomen.
Het is een tijdcapsule. Een proxy voor de metaalarme sterrenstelsels waaruit het heelal is opgebouwd.
Ontmaskering van de stoffabrieken
Gavetti en collega’s richtten de NIRCam- en MIRI-instrumenten van JWST op Sextans A. Observaties met hoge resolutie. Ze brachten de hele sterrenpopulatie in kaart, waarbij ze zich concentreerden op een specifieke levenscyclusfase. De ‘asymptotische rode reuzentak’.
Hier zijn de mechanismen. Sterren groter dan de zon putten hun heliumkern uit. Ze ontwikkelen een inert koolstofhart. De fusie gaat verder in granaten buiten. Helium- en waterstofverbranding. Afwisselende lagen.
De ster blaast op. Helderheid pieken. Een duizendvoudige toename.
Wat hebben ze gevonden?
Ongeveer 90% van deze asymptotische rode reuzen had geen stofomhulsels. Kaal. Maar ongeveer 20 van hen? Begraven in dikke stofomhulsels. Dit waren de fabrieken.
Ze ontstonden tussen 2 en 3 miljard jaar geleden. Van sterren die begonnen met 1,5 maal de massa van de zon.
Het grotere plaatje
Dit gaat niet alleen over Sextans A. Het gaat over de afstamming. Dit onderzoek maakt duidelijk welke sterren uit het vroege heelal waarschijnlijk de stofwolken hebben veroorzaakt. Het stof dat toekomstige sterren verrijkte.
We zijn aan het puzzelen hoe het universum is geëvolueerd. Hoe het ging van een saaie waterstofsoep naar de gestructureerde, metaalrijke kosmos waarin we vandaag de dag leven.
Dit detailniveau? Onmogelijk vóór Webb. Nu is het gewoon dinsdag voor astronomen.
Maar de vragen blijven open. Hoeveel andere “Sextans As” verstoppen zich in het donker? Heeft het universum geluk gehad met dit ene specifieke dwergstelsel dat als spiegel fungeerde? We zullen het misschien nooit zeker weten. Maar we hebben een begin.
