In het vroege heelal was het gas tussen de sterren en sterrenstelsels ondoorzichtig – energierijk sterlicht kon er niet doorheen dringen. Maar een miljard jaar na de oerknal was dit gas volledig doorzichtig geworden. Waarom? Waarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop van een aantal sterrenstelsels die bestonden toen het heelal nog maar 900 miljoen jaar oud was geven het antwoord. De sterren in deze sterrenstelsels zonden genoeg licht uit om het gas in hun omgeving te verhitten en ioniseren, waardoor enorme transparante ‘bellen’ werden gevormd. Na de oerknal was het gas in het heelal ongelooflijk heet en dicht.
Gedurende honderden miljoenen jaren koelde het gas af, totdat het heelal op de ‘herhaalknop’ drukte.
Het gas werd opnieuw heet en geïoniseerd – waarschijnlijk door de vorming van de eerste sterren in sterrenstelsels – en in de loop van miljoenen jaren transparant. Deze gebieden van doorzichtig gas zijn enorm groot in vergelijking met de sterrenstelsels zelf: denk maar aan een heteluchtballon met een erwt in het centrum.
De Webb-gegevens laten zien dat deze relatief kleine sterrenstelsels de reïonisatie aandreven, waarbij enorme gebieden in de ruimte om hen heen werden schoongeveegd.
In de daaropvolgende honderd miljoen jaar werden deze transparante ‘bubbels’ steeds groter en uiteindelijk smolten ze samen, waardoor het hele heelal doorzichtig werd. Lilly’s team heeft zich met opzet gericht op een moment net voor het einde van het reïonisatietijdperk, toen het heelal nog niet helemaal transparant, maar ook niet meer helemaal ondoorzichtig was. Daartoe hebben de astronomen Webb op de quasar J0100+2802 gericht – een extreem helder actief superzwaar zwart gat dat als een enorme schijnwerper functioneert.
Onderweg naar de aarde is het licht van de quasar door diverse gaswolken gegaan, waarbij het ofwel werd geabsorbeerd door gas dat ondoorzichtig was of ongehinderd door transparant gas heen ging.
Dit geeft astronomen uitgebreide informatie over de samenstelling en toestand van het gas.
De onderzoekers hebben Webb gebruikt om sterrenstelsels in de buurt van deze gezichtslijn te identificeren.
Zo konden ze aantonen dat deze stelsels over het algemeen omgeven zijn door transparante gebieden met een straal van ongeveer twee miljoen lichtjaar.
Om dit in perspectief te plaatsen: het gebied dat deze sterrenstelsels hebben schoongeveegd is ongeveer even uitgestrekt als de ruimte tussen ons Melkwegstelsel en onze naaste buur, het Andromedastelsel.
De gegevens laten zien dat de verre sterrenstelsels chaotischer zijn dan die in het nabije heelal.
Ze vormden actief sterren en moeten het toneel van talrijke supernova-explosies zijn geweest.
De Webb-gegevens bevestigen ook dat het zwarte gat in de quasar in het centrum van dit veld van sterrenstelsels het zwaarste is dat tot nu toe is ontdekt in het vroege heelal. Het heeft tien miljard keer zoveel massa als de zon.
Het is astronomen een raadsel hoe quasars zo vroeg in de geschiedenis van het heelal zo groot konden worden. (EE)
(Image Credit: (NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH)
