Een groep astronomen ontdekte bij toeval twee bijzondere, niet eerder waargenomen sterrenstelsels, die verborgen zaten in dikke wolken van kosmisch stof. De stelsels zijn minder dan een miljard jaar na de oerknal ontstaan, toen het heelal nog piepjong was. Het was voor de astronomen een verrassing dat er in die periode al zulke stoffige sterrenstelsels bestonden.
Door diep in het heelal te turen, kijken astronomen terug in de tijd. Dat komt doordat licht een beperkte snelheid heeft. Het licht dat we ontvangen van sterrenstelsels die miljarden lichtjaren ver weg staan, is miljarden jaren geleden uitgezonden. Zo zien astronomen, als ze ver genoeg kijken, het heelal in zijn babytijd. Zo leren ze bijvoorbeeld hoe de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden.
Verrassingen in het vroege heelal
De twee nieuw ontdekte stoffige sterrenstelsels waren toevalstreffers. De internationale groep astronomen die ze ontdekte, was met de ALMA-telescoop in Chili helderdere sterrenstelsels in het vroege heelal aan het bestuderen. ‘Tijdens het analyseren van een heldere bron ontdekten we een zwakkere bron ernaast, die dezelfde soort straling uitzond’, zegt Sander Schouws van de Sterrewacht Leiden. ‘We besloten te kijken of we die naastgelegen bron ook konden zien in metingen van de Hubble-ruimtetelescoop. Dat was niet het geval. Toen wisten we meteen dat er iets vreemd en spannends aan de hand was.’
De zwakkere bron bleek een in stof verscholen sterrenstelsel uit de tijd dat het heelal nog maar 5 procent van de huidige leeftijd had. De Hubble-ruimtelescoop kon dit sterrenstelsel niet zien, omdat hij niet door stof heen kan kijken. De ALMA-telescoop kan dat wel.
‘Vervolgens zijn we verder gaan zoeken en vonden we nog zo’n stoffig sterrenstelsel’, zegt Schouws. ‘Beide vondsten zijn verrassend. We hadden namelijk wel het vermoeden dat zulke sterrenstelsels zouden kunnen bestaan, maar we hadden niet verwacht dat we ze met deze ALMA-metingen zouden vinden. Dat we ze nu al gevonden hebben, betekent dat ze minder zeldzaam zijn dan we dachten.’
Ofwel: het vroege heelal bevatte mogelijk meer sterrenstelsel dan astronomen tot nog toe dachten. ‘Het is zelfs mogelijk dat we de geboorte van één op de vier sterren in het vroege heelal missen doordat ze in stoffige sterrenstelsels verborgen zijn.’
Stoffige stelsels
‘We weten nog niet veel over deze sterrenstelsels, behalve dat ze gevuld zijn met stof en dat er veel nieuwe sterren geboren worden’, zegt Schouws. Verder hebben ze een gemiddelde of lage massa en zijn ze kleiner en compacter dan huidige sterrenstelsels, zoals de Melkweg.
Astronomen hadden verwacht dat dit soort sterrenstelsels zeldzaam zijn in het jonge heelal, omdat stof verzamelen meestal lang duurt. Op aarde geldt: als iets bedekt is met een dikke laag stof, dan ligt het er al een tijdje. Zoiets geldt ook voor sterrenstelsels. Hun kosmische stof bestaat namelijk uit restanten van sterren die aan het eind van hun leven ontploft zijn. Een stoffig sterrenstelsel is dus meestal oud genoeg om een aantal generaties sterren meegemaakt te hebben.
Hoe het mogelijk is dat deze sterrenstelsels zo stoffig zijn, is nog onduidelijk. Schouws: ‘Er zijn meer observaties nodig om dit te begrijpen. Om te beginnen zullen we gaan onderzoeken hoeveel sterren en massa deze sterrenstelsels precies hebben.’ Met vervolgmetingen van de ALMA-telescoop en de toekomstige James Webb-ruimtelescoop hopen astronomen dit stoffige raadsel op te gaan lossen.
