Een team astronomen van de Universiteit van Cambridge heeft een methode ontwikkeld die hen zal toestaan om licht van de eerste sterren en galaxieën uit het vroege universum waar te nemen.

Onderzoekers proberen al jarenlang te observeren hoe de eerste sterren van het universum eruitzagen. Dat is een grote opgave: om dat te doen, moeten radiosignalen van 13,8 miljard jaar oud worden opgevangen, iets dat met huidige telescopen nog niet mogelijk is. Aan het einde van het decennium moet de Square Kilometre Array (SKA), een radiotelescoop die momenteel wordt gebouwd, over die capaciteit beschikken, maar intussen moeten astronomen het met bestaande technologie doen.

De uitdaging is enorm: de signalen die de wetenschappers willen observeren, zijn volgens berekeningen zo’n 100.000 keer zwakker dan andere radiosignalen die worden uitgezonden, bijvoorbeeld uit onze eigen Melkweg. Bovendien vervormen huidige radiotelescopen zelf het signaal, waardoor de opdracht nog moeilijker wordt. 

Waterstofwolken

Het team van Cambridge zegt in een academische publicatie een oplossing te hebben gevonden. Hun methode zou het mogelijk moeten maken voor astronomen om de vroegste sterren te observeren, niet door ze rechtstreeks waar te nemen, maar door hun interactie te bestuderen met de dikke waterstofwolken die het universum vulden zo’n 378.000 jaar na de oerknal. De wetenschappers zeggen dat dit vergeleken kan worden met schaduwen die door de mist worden bekeken, waardoor kan worden afgeleid wat zich erachter bevindt.

“Toen de eerste sterren werden gevormd, was het universum grotendeels leeg en bestond het vooral uit waterstof en helium”, zegt professor Eloy de Lera Acedo, hoofdauteur van de paper. Uiteindelijk klitten die stoffen door de zwaartekracht samen, waardoor de eerste sterren ontstonden. “Maar ze waren nog altijd omringd door waterstofwolken, die licht heel goed absorberen, waardoor het moeilijk is om het licht erachter rechtstreeks te observeren”, zegt de Lera Acedo.

Telescoop in Zuid-Afrika

De telescoop die voor de observaties zal worden gebruikt, wordt momenteel nog gebouwd in Zuid-Afrika. Die locatie werd gekozen omdat het land zeer afgelegen is, waardoor interferentie van andere door mensen gemaakte bronnen van radiogolven minder problematisch wordt. 

Professor Dirk de Villiers, co-leider van het project aan de Universiteit van Stellenbosch in Zuid-Afrika, zegt dat het bouwen van de antenne een hele karwei is. “Hoewel de antennetechnologie die voor dit instrument wordt gebruikt vrij eenvoudig is, maken de ruwe en afgelegen plaats en de strikte toleranties die bij de fabricage vereist zijn, dit tot een zeer uitdagend project om aan te werken.’ Toch zegt de Villiers ervan overtuigd te zijn dat de missie zal slagen.

Dat het project slaagt, is voor astronomen van vitaal belang. De oerknal en de heel vroege periodes van het universum zijn immers al zeer goed bestudeerd, omdat de kosmische achtergrondstraling, een soort warmtehandtekening van het heel vroege universum, relatief makkelijk kan geobserveerd worden. Ook alles wat na de periode van de eerste sterrenvorming gebeurde, is niet zo moeilijk te bestuderen. 

Maar de tijd waarin de eerste sterren ontstonden en de eerste lichtstralen het universum vulden, blijft een belangrijk stuk van de kosmische puzzel dat voorlopig nog ontbreekt. “We zijn erg benieuwd hoe goed het systeem zal presteren en hebben er het volste vertrouwen in dat we die ongrijpbare waarneming zullen doen”, zegt de Villiers.

(kg)