Lang dachten astronomen dat er in het vroege heelal alleen actieve, sterren-vormende sterrenstelsels te zien zouden zijn. Maar waarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop hebben nu onthuld dat sterrenstelsels eerder dan verwacht zijn gestopt met het vormen van sterren. Onder de honderden spectra die zijn verkregen in het kader van het Webb-onderzoeksprogramma RUBIES, hebben astronomen een sterrenstelsel gevonden waarin de stervorming al is gestopt tijdens een periode waarin sterrenstelsels normaal gesproken juist heel snel groeien (The Astrophysical Journal). In het vroege heelal zou een sterrenstelsel gewoonlijk gas moeten opnemen uit het omringende intergalactische medium, om dit gas vervolgens om te zetten in sterren. Door dit proces neemt zijn massa toe, wat leidt tot een nog efficiëntere opname van gas en versnelde stervorming. Sterrenstelsels groeien echter niet oneindig door: op een gegeven moment valt hun stervorming stil – een proces dat astronomen ‘quenching’ (uitdoving) noemen. Bij gevolg is in het lokale heelal ongeveer de helft van alle waarneembare sterrenstelsels gestopt met het vormen van sterren. Zulke stelsels zien er rood uit, omdat ze geen jonge, heldere blauwe sterren meer bevatten – alleen oudere, kleinere rode sterren blijven over. Met de voortschrijdende technologie, met name op het gebied van de nabij-infraroodspectroscopie, hebben astronomen op steeds vroegere kosmische tijdstippen grote uitgedoofde sterrenstelsels kunnen opsporen. Deze ‘rode en dode’ sterrenstelsels blijken dermate talrijk te zijn dat hun bestaan moeilijk te verenigen valt met theoretische modellen voor de vorming van sterrenstelsels. Tussen de nieuwe Webb-spectra hebben astronomen nu zelfs een groot sterrenstelsel-in-ruste ontdekt met een spectroscopische roodverschuiving van 7,2, wat overeenkomt met slechts ongeveer 700 miljoen jaar na de oerknal. Zijn spectrum vertoont sporen van een verrassend oude populatie van sterren in het nog jonge heelal. De verzamelde gegevens wijzen erop dat het sterrenstelsel in de eerste zeshonderd miljoen jaar na de oerknal een stellaire massa van meer dan tien miljard zonsmassa’s heeft weten te bereiken, waarna zijn stervormingsproces heel snel stilviel. ‘De ontdekking van dit sterrenstelsel, met de aanduiding RUBIES-UDS-QG-z7, impliceert dat massarijke rustige sterrenstelsels in de eerste miljard jaar van het heelal meer dan honderd keer zo talrijk waren dan tot nu toe door alle modellen werd voorspeld,’ aldus Andrea Weibel, promovendus bij de vakgroep Astronomie van de Universiteit van Genève. ‘Dit suggereert dat belangrijke factoren in theoretische modellen (zoals de effecten van sterrenwinden en de kracht van uitstromingen die worden aangedreven door het stervormingsproces en zware zwarte gaten) wellicht moeten worden herzien. Sterrenstelsels stierven veel eerder dan deze modellen kunnen voorspellen.’ (EE) (Image credit: (NASA/CSA/ESA, A. Weibel, P. A. Oesch (University of Geneva), RUBIES team: A. de Graaff (MPIA Heidelberg), G. Brammer (Niels Bohr Institute), DAWN JWST Archive)
