De krachtige telescoop is ontworpen om de eerste sterren en sterrenstelsels die kort na de oerknal ontstonden, te detecteren. En zoals nu blijkt, maakt Webb die belofte mogelijk nu al waar.

Herinner je je nog de indrukwekkende eerste kleurenfoto van de James Webb-telescoop die halverwege juli werd vrijgegeven? Op deze ‘diep field’-opname pronkten duizenden sterrenstelsels. Een Canadees onderzoeksteam heeft nu ingezoomd op één daarvan; een sterrenstelsel dat door de onderzoekers het Sparklerstelsel is genoemd en zich op een slordige negen miljard lichtjaar afstand bevindt. En na een grondige analyse blijkt dit stelsel een bijzondere verborgen schat te herbergen.

Het Sparklerstelsel
Het Sparklerstelsel dankt zijn naam aan de kleine, ‘vonkelende’ geel-rode stipjes die het sterrenstelsel aan alle kanten omsluiten (zie ook de foto hieronder).

De onderzoekers bestudeerden het Sparklersterrenstelsel dat goed zichtbaar is in Webb’s eerste diep field-opname – op deze foto te zien in het gele vierkantje. Afbeelding: Canadian Space Agency with images from NASA, ESA, CSA, STScI; Mowla, Iyer et al. 2022

Het sterrenstelsel is op zichzelf al opmerkelijk vanwege zijn vreemde, uitgerekte vorm. Maar de omringende objecten die de bijnaam hebben geïnspireerd, trokken met de name de aandacht. De onderzoekers veronderstelden dat deze ‘vonkjes’ ofwel jonge actieve sterrenhopen zijn waarin nieuwe sterren ontstaan, of juist oude bolvormige sterrenhopen. Bolvormige sterrenhopen zijn oude verzamelingen sterren uit de kindertijd van een sterrenstelsel en bevatten daarom belangrijke aanwijzingen over de vroegste stadia van galactische vorming, groei en evolutie.

Bolvormige sterrenhopen
In de studie namen de onderzoekers twaalf van de compacte objecten nader onder de loep. En wat blijkt? Vijf van hen blijken niet alleen bolvormige sterrenhopen te zijn, ze behoren ook nog eens tot de oudste bolvormige sterrenhopen die ooit zijn ontdekt. Daarnaast blijken ze miljoenen sterren te bevatten. En dus zou het zomaar kunnen dat deze bolvormige sterrenhopen enkele van de eerste en oudste sterren die na de oerknal ontstonden, herbergen. “De James Webb-telescoop is gebouwd om de eerste sterren en sterrenstelsels op te sporen en ons te helpen de oorsprong en complexiteit van het universum te begrijpen,” zegt onderzoeker Lamiya Mowla. “Deze ontdekking in Webbs eerste ‘diep field’-opname geeft nu al een gedetailleerd beeld van de vroegste fase van stervorming, wat echt de ongelofelijke kracht van de telescoop bevestigt.”

Ons eigen Melkwegstelsel
Overigens komt het wel vaker voor dat sterrenstelsels bolvormige sterrenhopen bevatten. Ook ons eigen Melkwegstelsel heeft er ongeveer 150. Hoe en wanneer deze dichte klonten van sterren echter precies zijn gevormd, wordt niet goed begrepen. Astronomen weten dat bolvormige sterrenhopen extreem oud kunnen zijn, maar het is heel uitdagend om hun precieze leeftijd te achterhalen.

Leeftijd bepalen
Dat is bij het Sparklerstelsel iets gemakkelijker. “Dat komt omdat dit stelsel veel verder weg is dan onze eigen Melkweg,” legt Mowla uit. “Daarom is het eenvoudiger om de leeftijd van zijn bolvormige sterrenhopen te bepalen. We zien dit stelsel zoals het er negen miljard jaar geleden uitzag, toen het universum nog maar 4,5 miljard jaar oud was. Je kunt dit vergelijken met het raden van de leeftijd van een persoon op basis van zijn uiterlijk. Het is gemakkelijk om het verschil te zien tussen een 5- en 10-jarige, maar moeilijk om het verschil te zien tussen een 50- en 55-jarige.”

Zwaartekrachtlens
Daarnaast wordt het Sparklerstelsel ook nog eens met een factor 100 vergroot vanwege een zogenoemde ‘zwaartekrachtslens’ (zie kader). In dit geval bevindt het SMACS 0723-sterrenstelsel zich op de voorgrond en vervormt wat zich erachter bevindt. Dankzij deze zwaartekrachtslens ontstaan er ook nog eens drie afzonderlijke beelden van het Sparklerstelsel waardoor astronomen dit sterrenstelsel in detail kunnen bestuderen.

Meer over zwaartekrachtlenzen
Een zwaartekrachtlens is een soort kosmisch vergrootglas en buigt het licht van verre objecten. Stel, twee sterrenstelsels staan – gezien vanaf de aarde – achter elkaar. Het ene sterrenstelsel is vijf miljard lichtjaar van onze planeet verwijderd, terwijl het andere sterrenstelsel op acht miljard lichtjaar staat. Het licht van het verre sterrenstelsel reist langs het voorgrondstelsel en wordt afgebogen en mogelijk versterkt.

Zwaartekrachtlenzen. Afbeelding: NASA, ESA & L. Calçada

De studie naar het Sparklerstelsel benadrukt de enorme potentie van de James Webb-telescoop. “Dat we op de eerste beelden van James Webb bolvormige sterrenhopen rond een ver sterrenstelsel ontdekken, is echt ongelofelijk,” aldus Kartheik Iyer. “Dit was met Hubble niet mogelijk geweest.” Tot nu toe konden astronomen de compacte objecten rondom het Sparklerstelsel niet goed met de Hubble-telescoop waarnemen. Maar dankzij de verhoogde resolutie en gevoeligheid van Webb werden voor het eerst de kleine stipjes rondom het sterrenstelsel zichtbaar.

De verwachtingen zijn hooggespannen. Want volgende maand zal Webb zijn ogen op vijf andere enorme sterrenstelsels richten. En wie weet wat we dankzij de telescoop dan weer over het heelal te weten zullen komen.