De James Webb Space Telescope (JWST) heeft mogelijk een baanbrekende ontdekking gedaan: de eerste generatie sterren die kort na de oerknal werd geboren. Er wordt aangenomen dat deze oorspronkelijke sterren, bekend als Populatie III (POP III)-sterren, zijn ontstaan in de kindertijd van het universum, en er zijn aanwijzingen dat ze mogelijk zijn waargenomen in een ver sterrenstelsel genaamd LAP1-B.
De betekenis van populatie III-sterren
POP III-sterren zijn cruciaal voor het begrijpen van de vroege evolutie van het universum. Ze ontstonden voordat het universum werd verrijkt met zwaardere elementen, wat betekent dat ze bijna volledig uit waterstof en helium bestonden. Deze sterren waren waarschijnlijk massief, potentieel honderden keren zo zwaar als onze zon, en hun bestaan helpt verklaren hoe de eerste sterrenstelsels tevoorschijn kwamen uit de ‘kosmische donkere middeleeuwen’ – de periode voordat het universum werd verlicht door sterrenlicht.
Hoe de ontdekking werd gedaan
Het licht van LAP1-B heeft 13 miljard jaar gereisd om JWST te bereiken, wat betekent dat we het sterrenstelsel observeren zoals het slechts 800 miljoen jaar na de oerknal bestond. De extreme afstand maakt het sterrenstelsel zwak, maar een fenomeen dat zwaartekrachtlensing wordt genoemd, maakte de waarneming mogelijk. Zoals voorspeld door Albert Einstein, vindt zwaartekrachtlensvorming plaats wanneer de zwaartekracht van een massief object (in dit geval een cluster van sterrenstelsels op 4,3 miljard lichtjaar afstand) het licht van een verder weg gelegen object buigt en vergroot. Dit “vergrootglas”-effect maakte LAP1-B zichtbaar voor de krachtige infraroodsensoren van JWST.
Bewijs wijst op oersterren
Onderzoekers geloven dat de sterren in LAP1-B POP III zijn, gebaseerd op verschillende sleutelindicatoren:
- Lage metalliciteit: Het gas rondom de sterren bevat vrijwel geen zware elementen, wat consistent is met de verwachte samenstelling van oorspronkelijke sterren.
- Massieve clusters: De sterren lijken gegroepeerd te zijn in clusters van ongeveer 1000 keer de massa van onze zon, wat aansluit bij theoretische modellen van hoe POP III-sterren ontstonden.
- Epoche van reionisatie: Het sterrenstelsel wordt waargenomen tijdens het ‘tijdperk van reionisatie’, toen de eerste sterren en sterrenstelsels neutraal gas in plasma transformeerden, wat het einde markeerde van de kosmische donkere eeuwen.
Waarom dit ertoe doet
Het identificeren van POP III-sterren is een belangrijk doel in de kosmologie geweest. Deze sterren geven aanwijzingen over de vroegste stadia van de vorming van sterrenstelsels, de eigenschappen van donkere materie en de beginomstandigheden van het universum. De ontdekking suggereert dat zwaartekrachtlenzen een krachtig hulpmiddel kunnen zijn om meer POP III-sterren op extreme afstanden te vinden.
“Als de sterren van LAP1-B inderdaad Pop III zijn, is dit de eerste detectie van deze oersterren”, zegt Eli Visbal, de teamleider van de Universiteit van Toledo.
Volgende stappen
Onderzoekers plannen meer gedetailleerde simulaties om de bevindingen te bevestigen en de overgang van POP III naar latere generaties sterren te onderzoeken. Deze ontdekking opent een nieuw venster in de vroegste geschiedenis van het universum en belooft verdere inzichten in de oorsprong van sterrenstelsels en de evolutie van de kosmos
