Straks zoomen we in op individuele sterrenclusters in de baby-fase van het heelal

Een sterrenhoop van nog geen honderd lichtjaar groot, ontstaan toen het heelal amper een paar honderd miljoen jaar oud was. Dat klinkt nu nog als science fiction. Maar volgens astronomen komt dit soort waarnemingen er wel degelijk aan, dankzij een nieuwe generatie telescopen.

Het begon allemaal met de James Webb-ruimtetelescoop (JWST), die sinds een paar jaar in de ruimte hangt. JWST kijkt naar infrarood licht, een soort licht dat wij niet met het blote oog kunnen zien maar dat wel van heel verre, oude sterrenstelsels naar ons toe reist. Dankzij zijn scherpe blik en gevoelige instrumenten ziet JWST dingen die we nooit eerder zagen: enorme sterrenstelsels uit de eerste 500 miljoen jaar na de oerknal, en een gekke nieuwe categorie objecten die onderzoekers "little red dots" noemen. Dat zijn vermoedelijk zwarte gaten die gulzig gas opslokken in het hart van jonge sterrenstelsels.

Nog scherper kijken

Hoe verder je iets ziet, hoe moeilijker het is om details te onderscheiden. Vergelijk het met een foto van een voetbalstadion vanaf een vliegtuig: je ziet het stadion wel, maar niet de individuele toeschouwers. JWST is al heel goed in het "inzoomen" op het vroege heelal, maar de details blijven vaag.

Daar komt in de jaren 2030 en 2040 verandering in. Er komen dan nieuwe telescopen met zogeheten adaptieve optiek: technologie die vervorming door de aardatmosfeer wegfiltert, waardoor je scherper kunt zien. Twee voorbeelden zijn MAVIS, een instrument voor een bestaande telescoop van 8 meter, en MORFEO, gebouwd voor de nieuwe Extremely Large Telescope (ELT) van 39 meter doorsnede in Chili.

Die ELT wordt zo scherp dat hij ongeveer zes keer meer detail kan onderscheiden dan JWST nu kan. Onderzoekers berekenen dat de ELT structuren kan zien van minder dan 100 parsec, dat is ongeveer 326 lichtjaar. Dat klinkt nog groot, maar op deze kosmische afstanden is het een enorme sprong vooruit. Ter vergelijking: als je nu naar het vroege heelal kijkt, zie je vooral een wazige vlek waar een heel sterrenstelsel in past. Straks zie je daarbinnen aparte klonten waar sterren worden geboren.

Een natuurlijke vergrootglas

Er is nog een truc die helpt: zwaartekrachtslenzen. Grote sterrenstelsels of clusters daarvan buigen het licht van objecten erachter, waardoor die vergroot en uitgerekt worden, als een soort natuurlijk vergrootglas. Met een gemiddelde vergroting van 4 tot 8 keer kunnen zelfs telescopen van 8 meter al structuren zien van ongeveer 25 parsec, zo'n 80 lichtjaar. Dat is de schaal van individuele stervormingsclusters, de bouwstenen waaruit sterrenstelsels ontstaan.

Waarom is dit belangrijk? Om te begrijpen hoe de allereerste sterrenstelsels zijn ontstaan, moet je weten hoe sterren daarbinnen precies worden geboren, cluster voor cluster. Dat kan nu nog niet, omdat de beelden simpelweg niet scherp genoeg zijn. Met de ELT en vergelijkbare telescopen komt die puzzel eindelijk binnen bereik.

Bron: High-z galaxies with the JWST and the ELT: Toward Ever-finer Detail