Astronomen ontdekken ‘onmogelijk’ sterrenstelsel van 12,5 miljard jaar oud

Dankzij radiogolven uit de diepe kosmos zijn astronomen op een Melkweg-achtig sterrenstelsel gestuit dat zo’n anderhalf miljard jaar na de oerknal ontstond. Dat is veel eerder dan mogelijk zou moeten zijn.

De ‘Wolfe-schijf’, zo heet hij nu in de wandelgangen. Een plat sterrenstelsel, vernoemd naar de in 2014 overleden Amerikaanse astronoom Arthur M. Wolfe, dat anderhalf miljard jaar na de geboorte van het heelal voor het eerst op het kosmisch toneel verscheen. Een sterrenstelsel als een raadsel, veel te vroeg geboren en volgens de klassieke theorieën volkomen onmogelijk. En toch was de Wolfe-schijf daar ineens, verborgen in de meetgegevens van de ALMA-telescoop, ‘s werelds grootste ontvanger van kosmische radiosignalen.

“Volgens traditionele scenario’s kan dit sterrenstelsel helemaal niet bestaan”, zegt astronoom Marcel Neeleman van het Max Planck-instituut voor astronomie in Heidelberg, Duitsland. Samen met collega’s maakt hij in het huidige nummer van het vakblad Nature melding van de opmerkelijke vondst.

Heet gas

Wat de Wolfe-schijf zo bijzonder maakt, is zijn jonge leeftijd. Tot voor kort gingen veel astronomen ervan uit dat dit soort stelsels ontstaan uit heet kosmisch gas dat samenklontert. “Om sterren te vormen moet dat gas vervolgens eerst afkoelen”, zegt Neeleman. “Dat duurt een paar miljard jaar.” Een sterrenstelsel zoals de Wolfe-schijf mag dan eigenlijk pas veel later opduiken. 

Althans: als je die traditionele theorie gelooft. Er bestonden namelijk al langer vermoedens dat deze stelsels ook op een andere manier kunnen ontstaan. Recente computersimulaties van het jonge heelal lieten bijvoorbeeld zien dat je zo’n schijfstelsel ook prima kunt boetseren uit koud gas, een proces dat aanzienlijk korter duurt. 

“Niemand wist tot nog toe of die simulaties klopten”, zegt Neeleman. “Daarom is ons resultaat zo belangrijk. Pas wanneer je dit soort jonge, platte stelsels echt waarneemt, weet je zeker dat ze bestaan.”

Indrukwekkende vondst

Astronoom Joop Schaye (Universiteit Leiden), zelf niet bij het onderzoek betrokken, is positief over het onderzoek. “De oudst bekende stelsels van dit type ontstonden zo’n 3 miljard jaar na de oerknal. Deze is dus twee keer zo jong. Dat is een indrukwekkende vondst”, zegt hij. 

Schaye is vooral enthousiast over de manier waarop de astronomen het stelsel ontdekten. “Meestal speuren we naar sterrenstelsels door te kijken naar het licht van hun sterren”, zegt hij. In dit geval geval deden de onderzoekers min of meer het tegenovergestelde. Zij speurden niet naar licht dat werd uitgestuurd, maar naar licht dat verdween, tegengehouden door het tussen de sterren van het stelsel aanwezige gas. “Met die techniek kunnen we in de toekomst misschien sterrenstelsels vinden met heel andere eigenschappen dan we gewend zijn. Dat vind ik spannend.”

Tientallen stelsels

Neeleman benadrukt dat de vondst van dit ene stelsel nog te weinig is voor grootschalige conclusies over hoe dit type sterrenstelsels ontstaat. Daarom gaan de astronomen de komende tijd op zoek naar meer voorbeelden. 

Als ze die inderdaad vinden, wordt het pas écht interessant, benadrukt Schaye. “Als je straks tientallen van dit soort stelsels hebt gevonden, verwacht ik dat sommige van onze huidige theorieën zullen sneuvelen.”