De ruimtetelescoop James Webb zorgde vorig jaar voor opschudding in de sterrenkundige wereld. De krachtige telescoop ontdekte toen sterrenstelsels in het vroege heelal die veel groter leken dan verwacht. Maar nu blijkt dat deze ‘reuzen’ misschien toch wat bescheidener van formaat zijn.
De sterrenstelsels die vorig jaar door James Webb werden ontdekt, waren groot. Zo groot zelfs, dat ze niet pasten binnen bestaande theorieën over de evolutie van het universum. Wetenschappers spraken al snel van een ‘crisis in de kosmologie’.
Een team aan de Universiteit van Texas in Austin zegt nu echter het mysterie te hebben ontrafeld, en dat zonder de kosmologie te breken. Hun bevindingen, gepubliceerd in The Astrophysical Journal, laten zien dat de schijn bedriegt. De sterrenstelsels zijn mogelijk toch niet zo enorm als eerst gedacht.
Zwarte gaten verklaren helderheid
De boosdoeners? Zwarte gaten. Deze kosmische stofzuigers blijken in sommige vroege sterrenstelsels een hoofdrol te spelen. Ze verslinden gas aan een duizelingwekkend tempo, waarbij frictie zorgt voor een intense gloed. Deze extra lichtbron maakt de sterrenstelsels veel helderder dan ze zouden zijn als alleen sterren het licht produceerden. Hierdoor leken ze veel meer sterren te bevatten – en dus massiever te zijn – dan in werkelijkheid het geval is.
Grootschalige survey van James Webb
Het bewijsmateriaal voor deze conclusie komt uit de Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey, een uitgebreid onderzoeksproject geleid door Steven Finkelstein, hoogleraar sterrenkunde aan de Universiteit van Texas. Deze survey maakte gebruik van de geavanceerde instrumenten aan boord van de James Webb-telescoop om de vroegste sterrenstelsels in detail te bestuderen.
Het bewijs voor de aanwezigheid van zwarte gaten wordt onder meer geleverd door de zogenaamde ‘little red dots’ (kleine rode stippen). Deze compacte, rood gekleurde objecten in de CEERS-gegevens onthullen, na analyse van hun spectra, de aanwezigheid van snel bewegend waterstofgas. Dit is een kenmerkend teken van gasschijven die zwarte gaten omringen.
Nog steeds veel meer sterrenstelsels dan gedacht
“We zien wel nog steeds meer sterrenstelsels dan voorspeld, hoewel geen van hen zo massief is dat ze het heelal ‘breken’”, legt Katherine Chworowsky, een van de auteurs van de nieuwe studie, uit. Finkelstein vult aan: “Het komt er dus op neer dat er geen crisis is wat betreft het standaardmodel van de kosmologie. Als je een theorie hebt die de tand des tijds al zo lang heeft doorstaan, moet je overweldigend bewijs hebben om die theorie echt overboord te gooien. En dat is gewoon niet het geval.”
Toch is niet alle mysterie opgelost. Er zijn nog steeds ongeveer twee keer zoveel massieve sterrenstelsels in de vroege kosmos als verwacht. Een mogelijke verklaring hiervoor is dat stervorming in het jonge heelal efficiënter verliep dan tegenwoordig. “Misschien waren sterrenstelsels in het vroege universum beter in het omzetten van gas in sterren”, speculeert Chworowsky.
Hogere dichtheid van vroege heelal kan verklaring bieden
De onderzoekers vermoeden dat de hogere dichtheid van het vroege heelal hierbij een rol speelde. In het huidige universum zorgt de hitte die vrijkomt bij stervorming ervoor dat gas wordt weggeblazen, wat het proces vertraagt. Maar in een dichter heelal was het mogelijk lastiger om gas weg te blazen, waardoor sterren sneller konden vormen.
Het onderzoek biedt mogelijk een oplossing voor het hoofdprobleem, maar brengt dus ook nieuwe vragen naar voren over stervorming. De wetenschappers hebben weliswaar een hypothese opgesteld, maar er is meer onderzoek nodig om de resultaten te bevestigen en om te ontdekken of het vroege universum inderdaad sneller sterren kon vormen. “Dat is wat wetenschap zo boeiend maakt”, zegt Chworowsky. “Niet alles is volledig begrepen. Het zou een saaie bedoening zijn als één paper alles zou oplossen en er geen vragen meer te beantwoorden waren.”
