Redacteur astronomie/ruimtevaart & Moderator Disqus
Op zo’n 5 miljard lichtjaar afstand heerst de immense sterrenstelselcluster MACS J1149. De James Webb-ruimtetelescoop legt dit kosmische zwaargewicht nu met ongekende scherpte vast en onthult hoe zijn verpletterende zwaartekracht het licht van het vroege heelal buigt en vervormt.
Diep in het sterrenbeeld Leeuw (Leo), op een duizelingwekkende afstand van ongeveer 5 miljard lichtjaar, heerst een ware titan: sterrenstelselcluster MACS J1149.5+2223. Deze verzameling van honderden sterrenstelsels, bijeengehouden door de allesbepalende zwaartekracht, is nu vastgelegd in verbluffend detail door de James Webb-ruimtetelescoop. Het nieuwe beeld onthult niet alleen de indrukwekkende inwoners van de cluster zelf, maar ook hoe dit kosmische zwaargewicht fungeert als een natuurlijke telescoop voor het observeren van de verste uithoeken van het universum.
De James Webb-ruimtetelescoop legde deze opname van MACS J1149.5+2223 vast met zijn Near-Infrared Camera (NIRCam), een compositie van zes verschillende golflengten van 0,9 tot 4,44 micrometer, om de structuur en samenstelling van de sterrenstelsels in ongekend detail te onthullen. Foto: ESA/Webb, NASA & CSA, C. Willott (National Research Council Canada), R. Tripodi (INAF – Astronomical Observatory of Rome). Klik hier om de foto zoombaar te openen, hier om deze te bekijken in ESASky browser of hier om deze (printbaar .tif-bestand) op de hoogste resolutie te downloaden.
Een natuurlijk zwaartekrachtlens laboratorium
De werkelijke kracht van MACS J1149 schuilt in zijn kolossale massa. De zwaartekracht van deze cluster is zo immens dat ze de structuur van ruimtetijd rondom zich vervormt. Licht van sterrenstelsels die nog eens véél verder weg staan, moet op zijn miljarden jaren durende reis naar de aarde door dit vervormde gebied reizen. Het gevolg is een fenomeen dat astronomen gravitationele lensing noemen: het licht wordt afgebogen en versterkt, alsof het door een kosmisch vergrootglas gaat. Op Webbs opname (hierboven) is dit overal zichtbaar, van subtiel uitgerekte sterrenstelsels tot bizarre, gerekte vormen.
Een kosmische celebrity onder de loep
Deze eigenschap maakt MACS J1149 tot een ware ‘celebrity’ voor astronomen. De cluster was eerder al één van de zes nauwlettend onderzochte regio’s door het baanbrekende Frontier Fields-programma van de Hubble-ruimtetelescoop, specifiek geselecteerd vanwege zijn sterke lenswerking. Ook de Very Large Telescope van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) heeft zijn blik op de cluster gericht, maar ook radiogrondtelescopen en orbitale röntgentelescopen zoals Chandra hebben MACS J1149 vaker onderzocht. Recent onderzoek gebruikt deze voorgaande waarnemingen in combinatie met nieuwe gegevens om de massa-verdeling binnen dergelijke clusters en hun rol in de evolutie van sterrenstelsels verder te duiden.
Deze eerdere opname van de Hubble-ruimtetelescoop toont MACS J1149 en benadrukt de ontdekking van het zeer verre sterrenstelsel MACS1149-JD, wiens licht door de cluster werd versterkt. Foto: NASA, ESA, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), and the CLASH TeamEen combinatie van Hubble- en VLT-waarnemingen (2015) legde een supernova vast in een verder gelegen achtergrondstelsel, wiens licht door MACS J1149 werd afgebogen en in viervoud als ‘Einstein kruis’ oplichtte. Afbeelding: NASA, ESA, S. Rodney (John Hopkins University, USA) and the FrontierSN team; T. Treu (University of California Los Angeles, USA), P. Kelly (University of California Berkeley, USA) and the GLASS team; J. Lotz (STScI) and the Frontier Fields team; M. Postman (STScI) and the CLASH team; and Z. Levay (STScI)Deze Hubble-opname toont een volgende ontdekking die mogelijk werd gemaakt door de lenswerking van MACS J1149: de ster LS1, ook wel Icarus genoemd. Het licht van deze blauwe superreus werd maar liefst 2.000 keer versterkt, waardoor hij – hoewel zijn licht er bijna 9 miljard jaar over deed om ons te bereiken – kon worden waargenomen. Destijds (studie uit 2018) was dit de verst en oudst gelegen individuele ster gekend door astronomen. Het is een baanbrekend voorbeeld van gravitationele microlensing door een cluster een object van slechts enkele zonsmassa’s tijdelijk extra uitvergroot, zoals te begrijpen valt uit de rechter details; de ster lichtte slechts tijdelijk op in observaties uit 2016. Afbeelding: NASA & ESA and P. Kelly (University of California, Berkeley)Deze composietopname van MACS J1149 toont hoe verschillende telescopen samen één beeld vormen. Röntgenstraling (blauw) van NASA’s Chandra-observatorium onthult heet gas van miljoenen graden. Optisch licht (rood, groen, blauw) van Hubble toont de sterrenstelsels, terwijl radiogolven (roze) van de Very Large Array schokgolven en turbulentie in kaart brengen – tekenen van botsende clusters. Gecombineerde informatie uit een legio van telescopen doorheen meerdere jaren staan toe onder andere de zwaartekrachtwerking van de clusters goed in kaart te brengen. Foto: X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/AUI/VLA.
Webbs uitzonderlijke gevoeligheid in het infrarood gaat nu een stap verder. Zijn instrumenten, zoals NIRSpec en NIRCam, worden ingezet in programma’s zoals CANUCS om via clusters als MACS J1149 de allervroegste sterrenstelsels te bestuderen. Ze ontrafelen hun stervorming, chemie en de rol die ze speelden tijdens het tijdperk van de reïonisatie, toen de eerste lichtbronnen de kosmische duisternis doorbraken na de oerknal.
Het infrarood licht doorheen verschillende filters van de uiterst krachtige James Webb ruimtetelescoop (links) permitteert onderzoekers sterke zwaartekrachtlenzen zoals MACS 1149 in hun voordeel te gebruiken. Alwaar de vorm en zwaartekrachtwerking van MACS 1149 gekend is en gemodelleerd in een ‘bCGs model’ (midden), kan deze van de oorspronkelijke opname worden weggefilterd om een beeld te vormen van wat zich daarachter bevindt (rechts) om nader onderzocht te worden. Afbeelding: Ghassan T. E. Sarrouh et al (2025) CC BY 4.0
De nieuwe James Webb-opname is dus meer dan een adembenemend plaatje. Het is het begin van een nieuw hoofdstuk in de studie van deze kosmische reus. Door het lensvermogen van MACS J1149 te combineren met Webbs ongeëvenaarde scherpte, kunnen astronomen verder terugkijken in de tijd dan ooit tevoren. Op deze manier blijft deze cluster, een reus op 5 miljard lichtjaar afstand, ons een uniek venster bieden op de geboorte en evolutie van de eerste structuren in ons universum.
De afgelopen decennia zijn er prachtige foto’s gemaakt van interstellaire nevels, sterrenstelsels, planeten, andere hemellichamen en in de ruimtevaart. Ieder weekend halen we een indrukwekkende ruimtefoto uit het archief. Genieten van alle foto’s? Bekijk ze op deze pagina. Heb je zelf bijzondere (astro)foto’s die je wil delen met ons? Stuur ze in via ons mailadres o.v.v. ‘Ruimtefoto’!
