Drie jaar geleden werd de James Webb-telescoop gelanceerd. Het is de grootste en krachtigste telescoop die ooit de ruimte inging. Het duurde dertig jaar om hem te bouwen, maar in drie jaar tijd heeft-ie onze kijk op het universum al volledig veranderd.
De JWST, die op 25 december 2021 werd gelanceerd, heeft niet alleen ons eigen zonnestelsel verkend, maar ook de atmosferen van exoplaneten onderzocht op zoek naar een teken van leven. Ook dook hij de uithoeken van de kosmos in om de allereerste sterren en sterrenstelsels te ontdekken die in het heelal zijn ontstaan.
Groot raadsel
En in drie jaar tijd is James Webb een heel eind gekomen: het verste sterrenstelsel dat hij vond komt uit een tijd toen het universum slechts 300 miljoen jaar oud was. In die voor buitenaardse begrippen korte periode wist dit sterrenstelsel een massa te vormen die maar liefst 400 miljoen keer zo groot is als die van onze zon. Dit maakt duidelijk dat stervorming in het vroege universum buitengewoon efficiënt was.
Maar er is meer: als sterrenstelsels groeien, exploderen hun sterren en die creëren stof. Hoe groter het sterrenstelsel, hoe meer stof, is het idee. Dit stof kleurt sterrenstelsels rood, omdat het blauw licht absorbeert. Maar James Webb heeft aangetoond dat deze eerste sterrenstelsels juist knalblauw zijn, zonder enig teken van stof. Hoe dat kan, is nog altijd een groot raadsel.
Er zijn wel veel theorieën: hebben deze sterrenstelsels enorme sterren die simpelweg door zwaartekracht instorten zonder supernova-explosie? Of zorgen zulke grote explosies ervoor dat al het stof wordt weggeblazen, waardoor een blauwe, stofvrije kern zichtbaar wordt? Of wordt het stof vernietigd door de intense straling van deze vroege exotische sterren? Hopelijk kan de JWST dit soort vragen in de toekomst beantwoorden.
Onvolledige modellen
De ruimtetelescoop heeft verder ontdekt dat vroege sterrenstelsels ongewone chemische kenmerken hebben. Ze bevatten een aanzienlijke hoeveelheid stikstof, veel meer dan we in onze zon waarnemen, terwijl de meeste andere stoffen in lagere hoeveelheden aanwezig zijn. Ook dit wijst erop dat er in het vroege universum processen waren die we nog niet volledig begrijpen. De huidige modellen over hoe sterren de chemische evolutie van sterrenstelsels veroorzaken blijken nog onvolledig.
Kleine rode stippen
En de eerste beelden van de JWST leverden nog een andere onverwachte ontdekking op: het vroege universum zit vol met kleine rode stippen. Dit zijn extreem compacte rode lichtbronnen van onbekende oorsprong.
Aanvankelijk werden ze aangezien voor massieve, superdichte sterrenstelsels die eigenlijk onmogelijk zijn. Maar gedetailleerde observaties in het afgelopen jaar onthulden iets anders: de rode stippen bevatten helder waterstofgas dat licht uitstraalt met enorme snelheden, duizenden kilometers per seconde, wat kenmerkend is voor gas dat rond een supermassief zwart gat draait.
Maar daarmee is het raadsel nog niet opgelost, want deze actieve galactische kernen zenden geen detecteerbare röntgenstralen uit, wat normaal wel zo is. Actieve sterrenstelsels hebben in het centrum een heel klein gebied dat heel veel energie vrijgeeft. Dit gebied noemt men de active galactic nucleus.
Nog opmerkelijker is dat ze eigenschappen lijken te hebben van sterpopulaties. Zouden deze sterrenstelsels zowel sterren als actieve galactische kernen tegelijkertijd kunnen zijn? Of vertegenwoordigen ze een evolutionair stadium daartussenin? Wat ze ook zijn, de kleine rode stippen leren ons waarschijnlijk iets over de geboorte van zowel supermassieve zwarte gaten als sterren in sterrenstelsels.
De toekomst
Zo heeft de JWST in zijn eerste paar jaar al heel wat tekortkomingen van de huidige modellen over het universum aan het licht gebracht. Daardoor kunnen sterrenkundigen hun modellen verder verfijnen en verbeteren. Ondertussen zijn er ook nog heel wat mysteries bijgekomen, waar James Webb ons in de toekomst vast meer over kan laten zien.
