Met de James Webb-telescoop zijn stofdeeltjes ontdekt die een epische reis van miljarden kilometers door een vijandige omgeving hebben overleefd. Dat zou onmogelijk moeten zijn.
Astronomen hebben met de James Webb ruimtetelescoop (JWST) een verbijsterende ontdekking gedaan: minuscule stofdeeltjes die een epische reis ver buiten de grenzen van hun thuissterrenstelsel hebben overleefd. Deze deeltjes bevinden zich in een omgeving die zo hardvochtig is dat ze er allang in hadden moeten oplossen. De vondst werpt een geheel nieuw licht op de levenscyclus van sterrenstelsels.
Het windstelsel Makani
De stofdeeltjes zijn afkomstig van het sterrenstelsel Makani (Hawaïaans voor ‘wind’), een compact, massief stelsel op zo’n 4 miljard lichtjaar afstand. Makani heeft een uitbarsting van stervorming achter de rug, waarvan de krachtigste episode zo’n 400 miljoen jaar geleden plaatsvond. Deze stellaire explosies bliezen via extreem krachtige galactische winden enorme hoeveelheden gas en stof het stelsel uit, de zogenaamde circumgalactische medium (CGM) in – een uitgestrekte halo van heet gas rondom een sterrenstelsel.
JWST’s infrarood-blik
Het team, onder leiding van professor Sylvain Veilleux, gebruikte de infraroodinstrumenten van de JWST om naar Makani te kijken. Ze richtten zich specifiek op de signatuur van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s), complexe organische moleculen die zich aan stofdeeltjes hechten. Deze moleculen fungeren als een perfecte tracer om het stof op zijn reis te volgen. Wat ze zagen was verbluffend: een zwakke gloed van PAK’s die zich uitstrekte tot wel 35.000 parsec (ongeveer 114.000 lichtjaar) van de kern van het sterrenstelsel vandaan.
Een reis die onmogelijk leek
De aanwezigheid van stof op deze afstand is ronduit mysterieus. Tijdens zijn reis van naar schatting 100 miljoen jaar komt het stof in aanraking met gas dat heter is dan 10.000 graden Celsius. Onder zulke omstandigheden had het fragiele stof onmiddellijk moeten verdampen. “Het hoort niet te overleven,” aldus Veilleux. “Als stof gas van 10.000 graden aanraakt, lost het op.”
Het overlevingsmechanisme
Hoe kan het stof deze reis dan toch hebben overleefd? De onderzoekers vermoeden een survivalmechanisme genaamd ‘wolk-windmenging’. Hierbij worden de stofdeeltjes als het ware ingepakt in koelere bubbels van gas, die hen beschermen tegen de verzengende hitte van het omringende gas terwijl dit langzaam weg spreidt. De metingen ondersteunen dit idee: hoe verder van het sterrenstelsel, hoe kleiner en meer geïoniseerd de PAK-moleculen worden – tekenen van geleidelijke erosie tijdens hun barre tocht.
De kosmische kringloop
De ontdekking is cruciaal voor ons begrip van hoe sterrenstelsels evolueren. Het laat zien dat sterrenstelsels niet alleen gas, maar ook stof ver de ruimte in kunnen blazen. Dit stof kan later dienen als bouwsteen voor nieuwe sterren en planeten, niet alleen in het eigen stelsel maar mogelijk zelfs in de lege ruimte tussen sterrenstelsels in. Het is een fundamenteel stukje van de kosmische kringloop.
Slot
De James Webb telescoop heeft hiermee voor het eerst direct bewijs geleverd dat stof de verzengende reis naar de circumgalactische medium kan overleven. Het opent een nieuw venster op de ‘ademhaling’ van sterrenstelsels en laat zien dat de uitwisseling van materiaal tussen een sterrenstelsel en zijn verdere omgeving veel complexer en rijker is dan gedacht. De volgende stap is om te kijken of dit stof uiteindelijk zelfs de intergalactische ruimte bereikt, op een reis van miljoenen lichtjaren.
