Een internationaal team van astronomen, onder leiding van de Universiteit van Cambridge, heeft koolstof ontdekt in een zeer jong sterrenstelsel dat al 350 miljoen jaar na de oerknal is gevormd. Daarmee is dit de vroegste detectie van een ander element in het heelal dan waterstof. De ontdekking, waarvan de details in het vakblad Astronomy & Astrophysics zullen worden gepubliceerd, is gedaan van met de Webb-ruimtetelescoop. In de sterrenkunde worden elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium simpelweg ‘metalen’ genoemd. Het heel vroege heelal bestond bijna volledig uit waterstof, het eenvoudigste element, met daarnaast kleine hoeveelheden helium en lithium. Alle overige elementen zijn gevormd in en door sterren. Wanneer sterren aan het einde van hun bestaan exploderen, verspreiden de elementen die ze hebben gevormd zich over het sterrenstelsel waar zij deel van uitmaken. Deze elementen vormen vervolgens de voedingsbodem voor volgende generaties van sterren en, uiteindelijk ook, planeten. Daarbij speelt koolstof een bijzondere rol, omdat het stofdeeltjes kan vormen die vervolgens samenklonteren tot planetaire ‘bouwstenen’. Koolstof staat tevens aan de basis van het ontstaan van leven op aarde en wellicht ook andere planeten. Met behulp van de Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) van Webb hebben de onderzoekers het licht van het jonge sterrenstelsel opgesplitst in een spectrum van kleuren. Verschillende elementen laten verschillende chemische vingerafdrukken achter in het spectrum van een sterrenstelsel, wat het mogelijk maakt om diens samenstelling vast te stellen. Bij de analyse van dit spectrum werden naast koolstof ook mogelijke sporen van zuurstof en neon aangetroffen, al zijn er meer waarnemingen nodig om de aanwezigheid van deze laatste elementen te bevestigen. Oorspronkelijk werd gedacht dat de vroegste sterren in het heelal veel meer zuurstof dan koolstof produceerden, en dat koolstof pas veel later werd verrijkt via heel andere processen. Maar het feit dat er al heel vroeg veel koolstof beschikbaar was, geeft aan dat de allereerste sterren misschien heel anders werkten. Volgens sommige modellen hebben de vroegste sterren, toen ze als supernova’s explodeerden, minder energie vrijgemaakt dan aanvankelijk werd verwacht. In dat geval zou koolstof, dat zich in de buitenste schil van de sterren bevond, gemakkelijker kunnen zijn ontsnapt en zich over het omringende sterrenstelsel hebben verspreid, terwijl een grote hoeveelheid zuurstof terugviel en ineenstortte tot een zwart gat. (EE) (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)
