JADES-GS-z14-0 werd vorig jaar ontdekt en is het meest verafgelegen bevestigde sterrenstelsel dat ooit is waargenomen. Zijn licht heeft er 13,4 miljard jaar over gedaan om ons te bereiken, wat betekent dat we het zien zoals het was toen het heelal nog geen 300 miljoen jaar oud was – ongeveer twee procent van zijn huidige leeftijd. De nieuwe detectie van zuurstof met ALMA, een astronomische interferometer in de Chileense Atacama-woestijn, wijst erop dat het sterrenstelsel in chemisch opzicht veel verder ontwikkeld is dan verwacht.
“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, dat is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal. “De resultaten laten zien dat het sterrenstelsel zich heel snel heeft gevormd en ook snel volwassen wordt, wat bijdraagt aan het toenemende vermoeden dat de vorming van de eerste sterrenstelsels veel sneller gaat dan verwacht.”
Sterrenstelsels beginnen hun leven meestal als verzamelingen van jonge sterren die voornamelijk bestaan uit lichte elementen zoals waterstof en helium. In de loop van hun bestaan produceren deze sterren zwaardere elementen, zoals zuurstof, die na hun dood over hun moederstelsel worden verspreid. Astronomen dachten dat het heelal bij een leeftijd van 300 miljoen jaar nog te jong was om sterrenstelsels te hebben die veel zware elementen bevatten. Uit de twee ALMA-studies blijkt echter dat JADES-GS-z14-0 ongeveer tien keer zoveel zware elementen bevat dan verwacht.
De detectie van zuurstof heeft astronomen ook in staat gesteld om hun afstandsmetingen van JADES-GS-z14-0 veel nauwkeuriger te maken. De ALMA-detectie biedt een buitengewoon nauwkeurige meting van de afstand van het sterrenstelsel, met een onzekerheid van slechts 0,005 procent. “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”, voegt Eleonora Parlanti, promovendus aan de Scuola Normale Superiore van Pisa en medeauteur van het onderzoek in Astronomy & Astrophysics daaraan toe.
Hoewel het sterrenstelsel oorspronkelijk met de Webb-ruimtetelescoop is ontdekt, was ALMA nodig om de enorme afstand van het stelsel te bevestigen en nauwkeurig te bepalen. Teamlid Rychard Bouwens (Universiteit Leiden): “Dit benadrukt de verbluffende synergie tussen ALMA en Webb bij het onderzoek naar de vorming en evolutie van de eerste sterrenstelsels.”
Bij de bepaling van de afstanden van extreem verre objecten maken astronomen gebruik van de zogeheten kosmologische roodverschuiving. Eerdere metingen gaven aan dat de roodverschuiving van het sterrenstelsel JADES-GS-z-14-0 tussen ongeveer 14,12 en 14,4 lag. Met hun zuurstofdetecties hebben beide teams dit nu teruggebracht tot een roodverschuiving van 14,179.
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in twee artikelen in Astronomy & Astrophysics en de Astrophysical Journal.
Meer beelden en video’s op de Nederlandstalige ESO-pagina’s.