Astronomen van Universiteit Leiden hebben een baanbrekende ontdekking gedaan: ze vinden zuurstof in het verst bekende sterrenstelsel. Wat betekent dit?
Stel je voor: miljarden jaren geleden, toen de eerste sterrenstelsels ontstonden, trok de zwaartekracht enorme wolken van gas samen. Daaruit werd een jong melkwegstelsel geboren, het onze. De eerste sterren bestonden voornamelijk uit lichte elementen zoals waterstof en helium. Naarmate het stelsel ouder werd, begonnen deze sterren zwaardere elementen te vormen, waaronder zuurstof. Uiteindelijk verspreidden deze elementen zich over het hele sterrenstelsel. Maar wat als dit proces geen miljarden jaren duurde, maar slechts enkele honderden miljoenen? Baanbrekend onderzoek, onder andere van de Universiteit Leiden, laat zien dat dit veel sneller gebeurde dan gedacht.
Ontdekking
Twee onderzoeksteams van de Universiteit van Leiden en de Scuola Normale Superiore in Pisa, Italië, hebben zuurstof ontdekt in het verst bekende sterrenstelsel, genaamd JADES-GS-z14-0.Het onderzoek is gepubliceerd in The Astrophysical Journal. De astronomen detecteerden de zuurstof via de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een astronomische interferometer gelegen in de Atacama-woestijn in Chili. Zijn licht heeft er 13,4 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, wat betekent dat we het sterrenstelsel zien zoals het eruit zag toen het heelal nog geen 300 miljoen jaar oud was.
Wat betekent dit?
De ontdekking geeft aan dat het sterrenstelsel JADES-GS-z14-0 in chemisch opzicht veel verder is ontwikkeld dan voorheen werd gedacht. Sterrenstelsels beginnen vaak als verzamelingen van jonge sterren die vooral bestaan uit lichte elementen zoals waterstof en helium. Als de sterrenstelsels ‘ouder’ worden, produceren de sterren zwaardere elementen zoals zuurstof. Deze worden na hun dood over hun moederstelsel verspreid. De resultaten laten volgens hem zien dat het sterrenstelsel zich heel snel heeft gevormd en ook snel volwassen wordt. Het sterrenstelsel bevat ongeveer tien keer zoveel zware elementen dan verwacht, blijkt uit het onderzoek. Voorheen dachten astronomen dat het heelal bij een leeftijd van 300 miljoen jaar nog veel te jong was om sterrenstelsels te hebben die zware elementen zoals zuurstof bevatten. “Het is alsof je een puber aantreft op een plek waar je alleen baby’s zou verwachten”, zegt Sander Schouws, promovendus aan de Sterrewacht Leiden en hoofdauteur van het door het Nederlandse team geleide onderzoek.
Buitenaards leven?
Zuurstof is essentieel voor veel organismen op onze planeet en kan dus ook wijzen op eventueel buitenaards leven, maar dat is in dit geval niet zo. “Dit is zuurstof dat los zweeft in de ruimte tussen sterren. Dat soort zuurstof komt veel voor in sterrenstelsels en het is een van de belangrijke gassen die we kunnen waarnemen om over hun eigenschappen te leren”, vertelt Schouws. “De ontdekking van zuurstof op een (exo)planeet zou wel heel interessant zijn voor potentieel buitenaards leven, maar dat is heel ander onderzoek. Wij kijken naar sterrenstelsels die heel ver weg staan, we kunnen individuele sterren en planeten niet detecteren.”
JADES-GS-z14-0 en ALMA
Het sterrenstelsel JADES-GS-z14-0 is een jaar geleden ontdekt met de James Webb-ruimtetelescoop, waarna ALMA nodig was om de enorme afstand van het stelsel ten opzichte van de aarde te berekenen. Met slechts een onzekerheid van 0,005 procent biedt de ALMA-detectie een uitzonderlijk nauwkeurige meting van de afstand van het sterrenstelsel vanaf de aarde. “Dit precisieniveau – vergelijkbaar met een meetnauwkeurigheid van vijf centimeter over een afstand van een kilometer – helpt astronomen om hun begrip van de eigenschappen van verre sterrenstelsels te verfijnen”, vertelt Eleonora Parlanti, promovendus aan de Scuola Normale Superiore van Pisa en medeauteur van het onderzoek in Astronomy & Astrophysics.
