Astronomen hebben met de James Webb Space Telescope (JWST) mogelijk de meest overtuigende aanwijzingen tot nu toe gevonden voor het bestaan van de allereerste sterren in het universum. De ontdekking in een sterrenstelsel genaamd Hebe, dat slechts 400 miljoen jaar na de oerknal bestond, zou een doorbraak kunnen betekenen in ons begrip van de vroege kosmos.
Unieke eigenschappen van oersterren
De eerste sterren die in ons universum ontstonden, waren fundamenteel anders dan alle sterren die we vandaag de dag kennen. Volgens newscientist.com bestonden deze zogenoemde Population III-sterren bijna volledig uit zuiver waterstof en helium, zonder zwaardere elementen. Ze waren enorm groot en extreem heet: honderden keren massiever en tienduizenden graden heter dan onze zon.
Roberto Maiolino van de Universiteit van Cambridge en zijn collega's ontdekten dat het sterrenstelsel Hebe alle kenmerken vertoont van een sterrenstelsel gevuld met Population III-sterren. "Het lijkt erop dat Population III-sterren, voor zover we kunnen zien, de meest plausibele verklaring is," aldus Maiolino. "Alle andere verklaringen zijn zeer onbevredigend."
Technische doorbraak na jaren zoeken
Het vinden van deze eerste sterren is bijzonder uitdagend geweest. Zoals quantamagazine.org, hebben theoretici al sinds de jaren zeventig gespeculeerd over het bestaan van deze gigantische vuurballen van waterstof en helium. Maar omdat de meeste van deze sterren slechts een relatief korte tijd leefden voordat ze explodeerden, hebben astronomen tot nu toe geen sterrenstelsel kunnen vinden dat definitief gevuld was met deze oersterren.
De doorbraak kwam na herhaalde observaties met JWST. Hebe werd oorspronkelijk in 2024 gespot door Maiolino's team, waarbij het sterrenstelsel een heliumlijn vertoonde die suggestief was voor Population III-sterren. Het was echter onduidelijk of deze lijn echt was of afkomstig van een ander sterrenstelsel, en of er mogelijk zwaardere metalen in de sterren aanwezig waren.
Bevestigende waarnemingen
Na verdere observatie met JWST bleek het licht van het sterrenstelsel geconcentreerd rond een karakteristieke frequentie die geassocieerd wordt met helium dat zijn elektronen heeft verloren. Dit is iets wat alleen extreem hete sterren, zoals Population III-sterren, kunnen veroorzaken. Bovendien werden er geen waarneembare elementen zwaarder dan waterstof of helium in het sterrenstelsel gedetecteerd.
scientificamerican.com dat JWST specifiek werd gebouwd om ons begrip van het vroege universum te transformeren. Minder dan een jaar na ingebruikname leverde de telescoop al resultaten door sterrenstelsels te vinden die eerder in het universum bestonden dan ooit tevoren waargenomen.
Betekenis voor kosmische geschiedenis
De ontdekking heeft verstrekkende implicaties voor ons begrip van de kosmische geschiedenis. Deze eerste sterren brachten letterlijk het eerste licht in de kosmos en speelden een cruciale rol in de vorming van latere generaties sterren. space.com kunnen de bevindingen helpen verklaren hoe massief de vroegste sterren waren en hoe ze de sterren vormden die later ontstonden.
Een van de grootste verrassingen die uit JWST-waarnemingen naar voren is gekomen, is de ontdekking dat superzware zwarte gaten, sommige met massa's van meer dan een miljoen keer die van de zon, al bestonden toen het universum niet meer dan ongeveer 3 procent van zijn huidige leeftijd had. De explosieve dood van deze eerste Population III-sterren zou mogelijk minder massieve zwarte gaten hebben gevormd, die later onder invloed van zwaartekracht samengesmolten zijn tot superzware zwarte gaten.
Vervolgonderzoek noodzakelijk
Hoewel de aanwijzingen veelbelovend zijn, benadrukken astronomen dat er nog geen definitieve detectie van Population III-sterren is gemaakt. De bevindingen zijn gebaseerd op indirecte waarnemingen en karakteristieke eigenschappen die consistent zijn met theoretische voorspellingen over deze eerste sterren. Verdere observaties met JWST en mogelijk toekomstige telescopen zullen nodig zijn om de aanwezigheid van deze oersterren definitief te bevestigen en meer te leren over hun eigenschappen en rol in de evolutie van het universum.