De James Webb Space Telescope (JWST), het krachtigste observatorium van de mensheid, heeft mogelijk een glimp opgevangen van de allereerste sterren in het universum. Deze baanbrekende ontdekking, beschreven in The Astrophysical Journal Letters op 27 oktober, zou ons begrip van de vorming van sterrenstelsels en de vroegste momenten na de oerknal kunnen herschrijven.
Er wordt aangenomen dat deze ongrijpbare sterren, bekend als Populatie III-sterren of ‘donkere sterren’, zijn ontstoken kort nadat het universum ongeveer 13,8 miljard jaar geleden werd geboren. Stel je kolossale reuzen voor – een miljoen keer zwaarder dan onze zon en een miljard keer meer licht uitstralend. Er wordt aangenomen dat ze zijn gevormd uit grondstoffen: waterstof en helium die samenvloeien in gebieden die worden gedomineerd door donkere materie.
Een team onder leiding van astrofysicus Eli Visbal van de Universiteit van Toledo gelooft dat ze deze oersterren hebben opgemerkt, genesteld in een verre cluster genaamd LAP1-B, op een verbazingwekkende afstand van 13 miljard lichtjaar.
Wat maakt deze ontdekking zo overtuigend? Dankzij het unieke infraroodzicht van de telescoop kon hij grote kosmische afstanden doordringen en het zwakke licht van deze oude stellaire kraamkamers analyseren. De belangrijkste aanwijzingen wijzen in de richting van Populatie III:
- Lichtspectra: Het uitgestraalde licht van de sterren onthult karakteristieke emissielijnen, wat duidt op een hoge energieopbrengst die consistent is met theoretische modellen voor Populatie III-sterren.
- Stellaire massa’s: De spectrale analyse duidt ook op uitzonderlijk grote sterren – elk ongeveer 100 maal de massa van onze zon – die overeenkomen met de voorspellingen voor deze vroege kolossen.
Hoewel JWST eerder heeft gezinspeeld op het detecteren van Populatie III-sterren in andere sterrenstelsels, biedt LAP1-B een sterker bewijs. Deze waarneming komt overeen met drie cruciale theoretische omstandigheden: vorming in een metaalarme omgeving, aggregatie in kleine clusters die worden gedomineerd door massieve sterren, en het vasthouden aan de voorspelde initiële massafunctie – hoe stermassa’s worden verdeeld binnen een jonge sterrenpopulatie.
Cruciaal is dat JWST LAP1-B niet had kunnen onthullen zonder de hulp van zwaartekrachtlenzen, een fenomeen voorspeld door Albert Einstein. Een cluster van sterrenstelsels op de voorgrond fungeerde als een kosmisch vergrootglas, dat het licht van de verre sterrenhoop afbuigde en versterkte, waardoor het scherper in beeld kwam voor JWST.
Deze ontdekking gaat niet alleen over het spotten van oude sterren; het gaat erom te begrijpen hoe sterrenstelsels zelf vorm kregen. Omdat men denkt dat Populatie III-sterren zijn gevormd in kleine structuren van donkere materie die later samensmolten tot grotere sterrenstelsels, biedt het bestuderen ervan een kijkje in de vroegste stadia van kosmische structuurvorming en evolutie. Ze geven zelfs aanwijzingen over hoe sterrenstelsels verrijkt raakten met zwaardere elementen (“metalen”) door stellaire nucleosynthese – het proces waarbij sterren elementen smeden die zwaarder zijn dan waterstof en helium.
De James Webb-telescoop blijft ons begrip van de kosmos herschrijven, verlicht de zwakste sintels van de eerste generaties sterren in het universum en biedt onschatbare inzichten in het grote tapijt van de kosmische geschiedenis.
