Met elke dag die voorbijgaat, tuurt de James Webb Space Telescope (JWST) verder de diepte van de ruimte in – en verder terug in de tijd. De nieuwste ontdekking is een sterrenstelsel genaamd JADES-GS-z14-10. Het dateert slechts 300 miljoen jaar na de oerknal en is het oudste sterrenstelsel dat ooit is waargenomen. De ontdekking ervan – samen met die van een ander, bijna even ver sterrenstelsel genaamd JADES-GS-z14-11 – werd deze week aangekondigd in het werk van een multidisciplinair team onder leiding van Stefano Carniani van de Scuola Normale Superiore in Pisa, Italië.
Astronomen berekenen de afstand van objecten zoals JADES-GS-z14-10 door hun zogenaamde roodverschuivingswaarde te onderzoeken. Omdat het heelal uitdijt, wordt de golflengte van lichtgolven uitgerekt terwijl ze door de ruimte reizen. Dit fenomeen staat bekend als roodverschuiving omdat het licht naar het infrarode gebied van het elektromagnetische spectrum verschuift.
[ Related: The 8 most extraordinary JWST images of 2024, so far ]
Hoe verder weg een bepaalde lichtbron is, hoe langer hij moet reizen om ons te bereiken, en hoe meer roodverschuiving hij onderweg heeft. De instrumenten van JWST zijn ontworpen om het dramatisch roodverschoven licht van verre sterrenstelsels te onderzoeken, en dankzij de gevoeligheid voor dit licht heeft het record na record kunnen vestigen voor het verste object dat ooit is waargenomen. (De roodverschuivingswaarde van 14,32 van JADES-GS-z14-10 maakt hem tot de nieuwe recordhouder.)
Maar zelfs voor JWST-objecten zo ver weg als JADES-GS-z14-10 vormen ze een uitdaging. De extreme zwakte van hun licht maakt het vaak moeilijk om voldoende informatie over hen te verkrijgen om definitieve conclusies over hun eigenschappen te trekken. JADES-GS-z14-10 trok voor het eerst de aandacht van astronomen omdat het deze trend leek te trotseren: ondanks zijn extreme roodverschuiving was het sterrenstelsel ongewoon helder.
Aanvankelijk werd aangenomen dat deze helderheid te wijten was aan de nabijheid aan de hemel tot een ander, dichterbij gelegen sterrenstelsel. Het werd echter al snel duidelijk dat de JADES-GS-z14-10 iets bijzonders was, en dat zijn uitzonderlijke schittering helemaal op zichzelf stond. Dit maakte het een uitstekende kandidaat voor nader onderzoek, en afgelopen oktober werd de nabij-infraroodcamera van JWST er vijf volle dagen op getraind. De gegevens verkregen uit deze nauwkeurige observatie stelden de wetenschappers in staat een gedetailleerd onderzoek uit te voeren naar de spectrale signatuur van het sterrenstelsel, wat op zijn beurt een nauwkeurige studie van de samenstelling en evolutie van het sterrenstelsel mogelijk maakte, waarvan de resultaten in een apart artikel worden gepubliceerd.
Dit artikel suggereert dat JADES-GS-z14-10 “een half miljard zonsmassa’s aan sterren bevatte, met een sterke uitbarsting van stervorming in de afgelopen paar miljoen jaar”. Dat is veel eerder dan pre-JWST-modellen voor mogelijk hielden, en zoals Carniani zegt: “Het is verbazingwekkend dat het heelal in slechts 300 miljoen jaar zo’n sterrenstelsel kan maken.”
JWST heeft gezorgd voor een gestage stroom van zulke verbluffende ontdekkingen, waardoor een revolutie teweeg is gebracht in ons begrip van hoe en wanneer de eerste sterrenstelsels zijn samengesmolten uit het oergas dat vrijkwam bij de oerknal. In het derde artikel dat deze week werd gepubliceerd, is dit gewijd aan een bredere observatie van het JADES-oorsprongsveld – het gebied aan de hemel dat JADES-GS-z14-10 bevat – en wordt opgemerkt: “we hebben ons bereik in het kosmische verleden met 40% uitgebreid tijdens de eerste achttien maanden van de JWST-operatie.
Het bestaan van heldere sterrenstelsels zoals JADES-GS-z14-10 in het vroege heelal bleek een extra verrassing voor wetenschappers. Dit sterrenstelsel en vergelijkbare objecten zijn veelbelovende onderwerpen voor verdere observaties, omdat hun buitengewone helderheid gepaard gaat met het verbluffende vooruitzicht ons een glimp te laten opvangen van wat Carniani et al.