Wat bedoelt de krant met: 'Astronomen ontdekken oeroude sterrenstelsels die eigenlijk niet zouden mogen bestaan!'?

Antwoord

Als daar staat dat 'ze niet zouden mogen bestaan', dan wordt bedoeld dat men verrast is - vanuit een verwachting die steunt op onze huidige inzichten - dat toen al dermate grote sterrenstelsels bestonden. Het is een beetje als een baby van twee maanden zien die al een meter lang is.

Op grote schaal zijn sterrenstelsels zowat de bouwstenen van het heelal zoals we het kunnen waarnemen. Het zijn hele grote groepen van sterren die samengehouden worden door de gravitationele aantrekking tussen die sterren. Hoe die sterrenstelsels ontstaan zijn en zich verder ontwikkeld hebben in een heelal dat 14 miljard jaar geleden uit de oerknal is ontstaan, is een van de belangrijke vragen van de sterrenkunde vandaag.

Gedurende de eerste honderdduizenden jaren na de oerknal werd het heelal gedomineerd door straling, niet door massa. Het is pas nadien dat de gravitatie dominant geworden is en sterrenstelsels kon doen ontstaan. Het meest gangbare model is dat dit een geleidelijk proces is geweest, beginnend met vele kleinere stelsels die samengesmolten zijn tot steeds grotere stelsels. Dat betekent dat de eerste stelsels eerder weinig licht gaven, maar de volgende generaties steeds meer, tot een maximum bereikt wordt: omdat het expanderende heelal steeds ijler wordt, vermindert het tempo van samensmelten van stelsels, en bovendien gaan de heldere sterren die in het proces geboren worden niet lang mee.

Met de telescopen en ruimtetuigen voor JWST konden we redelijk goed reconstrueren hoe het heelal geëvolueerd is sinds het maximum aan straling, zowat 9 miljard jaar geleden (toch twee derde van de ouderdom van het heelal geleden). Toen was een gemiddeld stelsel 10 maal helderder dan vandaag, en dat is ook een van de redenen waarom we al zo ver konden kijken. Sindsdien gaat het bergaf, we worden oud. 

Om de nog vroegere vormingsfase - noem het de adolescentie - van sterrenstelsels te bestuderen, moeten we dus nog verder kijken. Hoe verder een object staat, hoe moeilijker het te zien is; en hier speelt ook mee dat die eerste kleinere stelsels ook intrinsiek zwakker moeten zijn geweest. Daarom was er dus nood aan een nog grotere telescoop, en het is vooral voor deze problematiek dat de JWST is gebouwd.

En nu blijkt dat de JWST inderdaad kan wat we van hem verwachtten, namelijk die eerste stelsels vinden. De 'verrassing' is dat hetgeen men lijkt te vinden, niet helemaal in overeenstemming is met de modellen die men had voor dit proces: er lijken al heel erg vroeg vrij grote stelsels te bestaan, die dus sneller gevormd zijn dan onze codes voorspelden. Maar vertellen dat we terug naar af zijn, is overdreven: die 'grote' stelsels zijn nog altijd een factor 10 kleiner dan ons stelsel. Het idee dat de eerste stelsels kleiner waren dan vandaag, blijft overeind. Kwalitatief wordt het scenario van galaxievorming bevestigd, maar kwantitatief zijn we er nog niet.

Persoonlijk vind ik dat men hier nogal hard van stapel loopt. In deze fase zijn we nog niet helemaal zeker of we de afstands- en ouderdomsbepaling juist hebben; het instrument moet nog verder geijkt worden. Ook is het niet verrassend dat we de grootste het eerste vinden, want die zijn best te zien; misschien - na veel meer data - komen we tot een andere verdeling, met meer kleintjes. Maar het staat altijd goed - en de pers heeft het gaarne - om te spreken in termen van grote verrassingen, want dat overtuigt het publiek beter dat de grote investering er een goede was.