ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ligt op 5.000 meter hoogte in de Chileense Andes en bestaat uit tientallen schotelantennes. Samen vangen ze straling op die het midden houdt tussen infrarood- en radiostraling. Deze straling laat zien hoeveel gas en stof er in sterrenstelsels aanwezig is – de bouwstoffen voor nieuwe sterren.
De twee Leidse teams kregen allebei een Large Programme, wat betekent dat ze langer mogen waarnemen dan normaal. Het gaat om ‘HIDING in the HUDF’ (Hubble Ultra Deep Field), geleid door Leindert Boogaard, en PHOENIX, geleid door Sander Schouws. Beide projecten sluiten aan bij waarnemingen van de James Webb Space Telescope (JWST), die sinds 2021 het vroege heelal met ongekende precisie onderzoekt. De programma's worden uitgevoerd door internationale teams onder leiding van Boogaard en Schouws.
Sterren achter stofwolken
Het team van Boogaard richt zich op sterrenstelsels van zo’n tien miljard jaar geleden, toen de vorming van sterren op zijn hoogtepunt was. Veel van die sterren zitten echter verborgen achter dikke stofwolken. “Met de Hubble Space Telescope zagen we vooral het ontsnappende licht, waardoor ons beeld onvolledig bleef”, legt Boogaard uit.
De JWST maakt inmiddels een duidelijker kaart van de stervorming in deze stelsels. HIDING in the HUDF voegt daar nu iets belangrijks aan toe: scherpe ALMA-beelden van het stof zelf. “We willen weten hoe efficiënt sterrenstelsels hun gas en stof omzetten in sterren”, zegt Boogaard. “De huidige vuistregels zijn vooral gebaseerd op nabije stelsels. Maar in het vroege heelal verliep stervorming veel actiever, dus de regels kunnen daar wel eens anders zijn.”
Selectie van sterrenstelsels waarop het onderzoek ‘HIDING in the HUDF’ zich richt.
Hoe ontstonden de eerste sterrenstelsels zo snel?
Schouws onderzoekt een nog vroeger tijdperk: slechts enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal. “Het heelal was toen nog maar zo’n twee procent van zijn huidige leeftijd”, vertelt hij. “Toch zien we met JWST al verrassend zware sterrenstelsels. Hoe zijn die zo snel ontstaan?”
Kosmisch stof speelt daarbij een sleutelrol. Het helpt bij de vorming van sterren, maar verbergt ze tegelijk voor onze telescopen. Hoe dat stof in het vroege heelal ontstond, is nog onduidelijk: door supernova-explosies, of juist doordat het tussen de sterren groeide?
“Met PHOENIX hopen we dit raadsel eindelijk op te lossen”, zegt Schouws. “We kijken ook naar de omstandigheden voor stervorming: hoeveel metalen aanwezig waren, hoe dicht het gas was, en hoe sterk het ultraviolette licht van jonge sterren scheen.”
Bron: Universiteit Leiden