Baanbrekend inzicht in ontstaan universum: signaal van eerste sterren ooit opgepikt

Wetenschappers hebben signalen van de eerste sterren ooit opgevangen. Daarmee zouden we nu meer inzicht kunnen krijgen in het ontstaan van het universum en van de sterren en in de dark matter of donkere materie, waaruit het heelal vermoedelijk gedeeltelijk bestaat. Tot nu toe was het nog niet mogelijk om dark matter te detecteren vanop aarde.

In het wetenschappelijk blad Nature schrijven onderzoekers van de Arizona State University (ASU) dat deze eerste sterren wellicht zo’n 180 miljoen jaar na de oerknal ontstonden. Het is voor het eerst dat wetenschappers met zoveel precisie kunnen vaststellen wanneer de eerste sterren ontstonden. Ook hun werkmethode is baanbrekend. Zo is het ASU-team erin geslaagd om de signalen in een opvallend klein observatorium op te pikken. Onderzoeker Judd Bowman verwoordt het zo: “De ontdekking van dit zwakke signaal biedt een nieuwe kijk op het jonge universum.”

Jong universum

Wat hebben de onderzoekers precies gezien? Om op die vraag te antwoorden, moeten we even een sprong in de tijd doen. Zo leek het jonge universum vlak na de oerknal totaal niet op de ruimte zoals wij die nu kennen. Zo is het jonge universum gedurende miljoenen jaren heel donker geweest. Tijdens die Dark Ages bestond het heelal vooral uit waterstofgas dat waadde in kosmische warmtestraling die kort na de oerknal werd uitgestoten. Er wordt algemeen aangenomen dat die kosmische warmtestraling geabsorbeerd werd door het waterstofgas als gevolg van het licht van de eerste sterren. Radiogolven van een bepaalde frequentie zouden daarvan het bewijs kunnen leveren.

Vind die radiogolven en je kunt achterhalen wanneer de eerste sterren ontstonden, zou je denken. Maar in de praktijk is het een pak moeilijker. Zo is die absorptie van de kosmische warmtestraling op een lagere, onbekende frequentie waar te nemen. Een ander obstakel: radiozenders op aarde zorgen op die lagere frequenties voor verstoring.

“Het is een grote technische uitdaging om (dit signaal, red.) te detecteren”, zegt Peter Kurczynski van de National Science Foundation die het onderzoek gedeeltelijk financierde. “Bronnen van ruis kunnen wel 10.000 keer duidelijker zijn dan het signaal. Het is alsof je in het midden van een orkaan zit en probeert om het flappen van de vleugels van een kolibrie te horen.”

13,6 miljard jaar oud

Ondanks bovenstaande obstakels zijn onderzoekers er nu toch in geslaagd om signalen van de eerste sterren te registreren. Het observatorium was diep in de Australische woestijn opgezet, ver van alle bronnen van radiostraling op aarde.

“Deze onderzoekers hebben met een kleine radioantenne in de woestijn verder terug in de geschiedenis gekeken dan de meest krachtige ruimtetelescopen”, zegt sponsor Kurczynski. Het signaal waar ze op stuitten was maar liefst 13,6 miljard jaar oud.

“Telescopen kunnen niet ver genoeg kijken om zulke oude sterren direct waar te nemen, maar wij hebben in radiogolven afkomstig uit de ruimte, gezien wanneer ze aangingen", zegt Bowman.

Oerknal

Volgens de astronomen zijn die eerste sterren al zo’n 180 miljoen jaar na de oerknal ontstaan. “Dit is het eerste echte signaal dat sterren zich beginnen te vormen en het medium rondom zich beginnen te beïnvloeden”, zegt onderzoeker Alan Rogers.

En dat is niet de enige conclusie die de wetenschappers over het jonge universum konden trekken. Zo blijkt dat het gas in het universum destijds waarschijnlijk veel kouder was dan we dachten. De vermoedelijke verklaring is dat gewone materie met donkere materie interageerde en zo energie verloor.

“Als dat idee bevestigd wordt, hebben we iets nieuws en fundamenteels geleerd over de mysterieuze donkere materie waar tot wel 85 procent van de materie in het universum uit bestaat”, stelt Bowman. “Nu we weten dat dit signaal bestaat, moeten we snel nieuwe radiotelescopen online brengen die dit signaal nog verder kunnen uitdiepen.” Het moet uiteindelijk komen tot een beter beeld van het ontstaan van ons universum.

De onderzoekers leggen het nog eens uit in een filmpje:

 

Lees meer