Sterrenstelsels in het vroege heelal zijn gehuld in een soort mist:een wolk van waterstof. Bij sterrenstelsels in het latere heelal is deze mist verdwenen. Astronoom Jorryt Matthee heeft de eerste beelden gemaakt van deze verdwijnende mist. doctoraat verdediging 19 sept.

Het is een interessant fenomeen:als we kijken naar sterren die ver weg zijn, we kijken eigenlijk terug in de tijd. Het licht van deze sterren heeft er zo lang over gedaan om ons te bereiken dat wat we zien eigenlijk in het verleden ligt. 'Daarom kan het bestuderen van verre sterrenstelsels ons leren over de oorsprong van ons eigen sterrenstelsel, ' legt Jorryt Matthee uit. Voor zijn Ph.D. onderzoek doet hij daarom dieper in deze verre sterrenstelsels.

Astronomen hebben lang gedacht dat wanneer sterrenstelsels worden gevormd, ze worden omringd door een ring van waterstofgas, een soort mist die overal in het vroege heelal aanwezig was.' In het latere heelal, wanneer sterrenstelsels over het algemeen ouder zijn, we zien deze mist niet meer; het is verspreid, ', vertelt Matthee ons. Maar tot nu toe zijn er geen directe beelden die laten zien dat de mist verdwijnt.'

Matthee observeerde een heel ver sterrenstelsel - COLA1. 'Die naam hebben we niet gekozen; het was de onderzoeksgroep uit Hawaii die de melkweg ontdekte, ' hij lachte. En dit zeer heldere sterrenstelsel laat ons iets heel bijzonders zien:de waterstofwolk was nog steeds zichtbaar, maar sommige delen ervan waren verdwenen. 'Wat we zagen waren de eerste beelden van de nevel die zich verspreidde. Dat betekent dat we nu kunnen gaan onderzoeken wat er achter dit proces zit.'

Een afbeelding van een sterrenstelsel gehuld in mist is heel anders dan je zou denken. Matthee:'Als we met een telescoop naar een sterrenstelsel kijken, in dit geval de Very Large Telescope in Chili, kijken we naar het spectrum van licht dat het uitzendt. Het beeld is eigenlijk een grafiek met verschillende lijnen voor de verschillende kleuren van het licht.' Uit elke kleur kan een specifiek kenmerk van het sterrenstelsel worden afgeleid. Matthee kon de aanwezigheid van de mist vaststellen, de wolk van waterstof, uit de grafiek van de zogenaamde Lyman-alfa-straling. Het COLA1-sterrenstelsel toonde niet één, maar twee pieken in de grafiek, terwijl voor een melkwegstelsel waar de mist nog grotendeels aanwezig is slechts één piek zichtbaar is (zie de illustraties).

De mist fungeert als een soort kraamkamer voor jonge sterrenstelsels:het zorgt voor de optimale omstandigheden voor de vorming van sterrenstelsels. Als de mist rond ons Melkwegstelsel was gebleven, we hadden nu veel meer kleine satellietstelsels aan de hemel kunnen zien, zoals de Magelhaense wolken. Ze zouden zich overal om ons heen hebben gevormd.'

COLA1 is niet het enige verre sterrenstelsel dat Matthee en zijn team hebben bestudeerd. In 2015 ontdekten ze een interessant ver sterrenstelsel, CR7. Dit is een ongewoon sterrenstelsel dat geen elementen lijkt te bevatten die zwaarder zijn dan helium. Astronomen zijn al tientallen jaren op zoek naar dit soort 'eerste generatie' sterrenstelsels. Nader onderzoek heeft uitgewezen dat de oorspronkelijke aanname niet klopte en dat CR7 ook veel koolstof bevat. 'Dat is een duidelijk bewijs dat wetenschappelijk onderzoek een continu proces is, en dat bevindingen niet altijd harde feiten zijn.' Heeft Matthee gezocht naar tekenen van verspreide mist rond zijn eigen CR7? 'CR7 lijkt te zijn omgeven door wat mist. Minder dan rond de meeste sterrenstelsels in het vroege heelal, maar meer dan COLA1. Voor toekomstig onderzoek is het belangrijk om uit te zoeken hoe die verschillen ontstaan.'