Orde en regelmaat in de kosmos? De eerste sterrenstelsels vertoonden dit al in hun peutertijd
Piepjonge sterrenstelsels wentelen al op een mooie, regelmatige manier rond - vergelijkbaar met de rotatie van een statige oude spiraal zoals ons eigen Melkwegstelsel.
In de peuterspeelzaal is het rumoeriger dan in het verzorgingstehuis. Niet zo gek: op jonge leeftijd zijn we nog lekker energiek en chaotisch; bedaard hoort meer bij bejaard. Maar wat hier op aarde geldt, geldt niet per se in het heelal. Nieuwe metingen aan piepjonge, extreem verre sterrenstelsels laten zien dat die soms al net zo statig en regelmatig ronddraaien als ons eigen Melkwegstelsel. En dat is al vele miljarden jaren oud.
De eerste sterrenstelsels ontstonden door het samenklonteren van grote gaswolken in het jonge heelal. Je zou verwachten dat dat er vrij chaotisch aan toegaat. 'De twee stelsels die wij bestudeerden zijn misschien pas honderd miljoen jaar oud,' zegt de Nederlandse astronoom Renske Smit, die nu verbonden is aan de University of Cambridge in Engeland. 'Zeker omdat ze niet extreem zwaar zijn, hadden we niet verwacht dat er zo vroeg al sprake zou zijn van een mooie ronddraaiende schijf.'
Nieuwe kijk
Smit presenteerde haar nieuwe resultaten afgelopen vrijdag op de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington. Diezelfde dag verscheen de bijbehorende vakpublicatie in het weekblad Nature. Hoe het mogelijk is dat er al zo snel orde en regelmaat in de kosmos optreedt, wordt volgens Smit nog niet goed begrepen. 'Als we meer van dit soort stelsels vinden, biedt dat een heel nieuwe kijk op hun vroege evolutie.'
Wil je sterrenstelsels in de jeugd van het heelal bestuderen, dan moet je ver in de ruimte kijken. Het licht van extreem verre stelsels doet er miljarden jaren over om de aarde te bereiken. We zien die stelsels dus zoals ze er vrij kort na de oerknal uitzagen. Smit en haar collega's (onder wie meerdere Leidse astronomen) deden de waarnemingen met het Alma-observatorium - een gevoelig netwerk van 66 schotelantennes op 5.000 meter hoogte in Noord-Chili.
Als we meer van dit soort stelsels vinden, biedt dat een heel nieuwe kijk op hun vroege evolutie
Peutertijd
Tijdens zijn lange reis naar de aarde wordt het licht van de verre stelsels 'opgerekt' door de uitdijing van het heelal. Het komt daardoor met een veel langere golflengte op aarde aan, en ALMA is juist gevoelig voor die lange golflengten. Door het oprekken van de golflengte nauwkeurig te meten, konden de astronomen afleiden dat het licht 13 miljard jaar onderweg is geweest. 'We zien de stelsels dus zoals ze er 13 miljard jaar geleden uitzagen, toen het heelal nog maar 800 miljoen jaar oud was,' zegt Smit. Omdat de eerste sterrenstelsels pas een paar honderd miljoen jaar na de oerknal ontstonden, kijk je hier echt terug naar de peutertijd van deze stelsels.
Je kijkt hier echt terug naar de peutertijd van deze stelsels
Regelmatige rotatie
Zo ver terugkijken in de tijd is al een hele prestatie. Maar Alma was ook in staat om de bewegingen van het gas in de piepjonge stelsels op te meten. Daaruit bleek dat ze al een mooie, regelmatige rotatie vertonen - vergelijkbaar met de draaiing van een statige oude spiraal zoals ons eigen Melkwegstelsel. En dat had niemand verwacht, zeker niet omdat de onderzochte stelsels geen echte zwaargewichten zijn.
'Binnenkort zullen we ook andere verre sterrenstelsels gaan bekijken met Alma,' zegt Smit. 'En het wordt helemaal interessant wanneer we ze kunnen waarnemen met de toekomstige James Webb Space Telescope. Die levert voor dit soort objecten veel scherpere beelden op.'