Optrekkende mist rond jong sterrenstelsel voor het eerst in beeld
In het vroege heelal worden sterrenstelsels omhuld door een soort mist: een wolk van waterstof. Bij stelsels in het latere heelal is die mist verdwenen. Sterrenkundige Jorryt Matthee slaagde er voor het eerst in het optrekken van die mist in beeld te brengen. Promotie op 19 september.
Het blijft een interessant gegeven: als we kijken naar sterrenstelsels die heel ver van ons vandaan zijn, kijken we in feite terug in de tijd. Het licht van die sterren heeft er zo lang over gedaan om bij ons te komen, dat wat wij zien, al in het verleden ligt. ‘Daardoor kan het bestuderen van verre sterrenstelsel ons dingen leren over het ontstaan van ons eigen sterrenstelsel,’ zegt Jorryt Matthee. Voor zijn promotieonderzoek dook de sterrenkundige daarom dieper die verre sterrenstelsels in.
Sterrenkundigen hebben al langer het idee dat sterrenstelsels bij hun ontstaan worden omringd door een wolk waterstofgas, als een soort mist die overal in het vroege heelal aanwezig was. ‘In het latere heelal, als sterrenstelsels gemiddeld ouder zijn, zien we die mist niet meer, hij is als het ware opgetrokken,’ zegt Matthee. Maar dat proces, die optrekkende mist, is nog nooit direct in beeld gebracht.
Tot nu dan. Matthee keek naar een heel ver gelegen sterrenstelsel, genaamd COLA1. ‘Die naam hebben wij niet bedacht hoor, maar de onderzoeksgroep uit Hawaii die het stelsel ontdekte,’ lacht hij. En dit zeer heldere sterrenstelsel liet iets heel bijzonders zien: de mist van waterstof hing er nog deels omheen, maar we zien ook dat de mist al deels is opgetrokken. ‘We hadden dus voor het eerst het optrekken van de mist in beeld. Dat betekent dat we nu ook kunnen gaan onderzoeken hoe dat optrekken precies in zijn werk gaat.’
Een plaatje van een sterrenstelsel in de mist ziet er trouwens wel iets anders uit dan je denkt. Matthee: ‘Als we een sterrenstelsel bekijken met een telescoop – in dit geval de Very Large Telescope in Chili – dan kijken we naar het spectrum van licht dat er van af komt. Het beeld is dus eigenlijk een grafiek met allemaal verschillende lijnen voor de verschillende kleuren van licht.’ Uit elke kleur is een specifieke eigenschap van het sterrenstelsel af te leiden. De aanwezigheid van de mist, de wolk waterstof, kon Matthee opmaken uit de grafiek van de zogeheten Lyman-alpha-straling. Het COLA1-sterrenstelsel vertoonde niet één maar twee pieken in deze grafiek, bij een sterrenstelsel waar de mist nog grotendeels aanwezig is, is slechts één piek zichtbaar (zie illustraties).
De mist fungeert eigenlijk als een soort kraamkamer voor jonge sterrenstelsels: het bevordert de omstandigheden zodat kleine sterrenstelsel kunnen ontstaan. ‘Als de mist rondom ons eigen sterrenstelsel de Melkweg was blijven hangen, hadden wij nu aan de hemel veel meer kleine satelliet-sterrenstelsels kunnen zien zoals de Magelhaense wolken. Die zouden dan om ons heen blijven ontstaan.’
COLA1 is niet het enige verre sterrenstelsel waar Matthee en zijn team onderzoek naar hebben gedaan. In 2015 ontdekten zij een interessant ver sterrenstelsel, genaamd CR7. Een bijzonder sterrenstelsel: het leek geen elementen zwaarder dan helium te bevatten. Naar dit soort ‘eerste generatie’-sterrenstelsels zijn astronomen al decennia op zoek. Nadere bestudering hiervan liet zien dat dit toch niet klopte, en dat ook CR7 al veel koolstof bevatte. ‘Dat laat mooi zien dat wetenschappelijk onderzoek een continu proces is, en dat bevindingen lang niet altijd harde feiten zijn.’ Is Matthee ook bij zijn eigen CR7 gaan speuren naar optrekkende mist? ‘Het lijkt erop dat CR7 nog wel omgeven is door ietwat mist. Minder dan rondom de meeste sterrenstelsels in het vroege heelal, maar meer dan COLA1. In de toekomst is het belangrijk om uit te zoeken hoe deze verschillen ontstaan.’
Jorryt Matthee verdedigt zijn proefschrift ‘Identifying the origins of galaxy formation’ op woensdag 19 september 2018.
Tekst: Marieke Epping
Beeld: Jorryt Matthee
Mail de redactie
