Je leest:

Verborgen helft van het heelal ontdekt

Verborgen helft van het heelal ontdekt

Sterrenstelsels bevatten maar de helft van alle sterren.

Auteur: | 8 november 2014

Verspreid door de ruimte komen mogelijk net zo veel losse sterren voor als in sterrenstelsels. Tot nu toe zijn ze over het hoofd gezien, omdat ze op zulke afstanden individueel onzichtbaar zijn. De diffuse gloed aan de hemel die ze produceren is nu voor het eerst gemeten.

Twee korte paraboolvluchten van een middelgrote raket, vorig jaar, met een speciale infrarood-camera aan boord. Meer was niet nodig om alle astronomen die dachten dat ze het heelal nu wel zo’n beetje in kaart hadden, terug te sturen naar de tekentafel. Die camera, CIBER, registreerde het diffuse, verspreide licht van biljoenen, individueel onzichtbare sterren die tussen de sterrenstelsels in rondzwerven. Tot nu toe was altijd aangenomen dat zulke wilde sterren heel zeldzaam waren.

640px hs 2009 18 a full jpg
Als twee sterrenstelsels elkaar dicht naderen of ‘botsen’, wisselen ze grote aantallen sterren uit. Pas nu is gebleken, dat ze ook veel sterren om zich heen de ruimte in strooien. Losse sterren zijn op zulke afstanden zelfs in de beste telescopen niet te onderscheiden.
Nasa

Het Japans-Amerikaans team dat de camerabeelden analyseerde, rapporteert in het vakblad Science dat deze diffuse sterrengloed veel sterker is dan verwacht. De golflengte van dit sterrenlicht is inmiddels door de uitdijïng van het heelal opgerekt tot ongeveer een duizendste millimeter, zodat het bij ons binnenkomt als infrarood licht. De camera op de raket heeft specifiek naar die golflengte gekeken. Na aftrek van alle andere bekende bronnen van dit infrarood (sterren, gaswolken en sterrenstelsels in de voorgrond – op zich een omvangrijke, technisch lastige klus), bleef zoveel diffuus licht over, dat in de ruimte tussen sterrenstelsels mogelijk net zo veel sterren voorkomen als in de sterrenstelsels zelf. De consequenties zijn nog niet goed te overzien: modellen over de vorming van sterrenstelsels in het jonge heelal, en over de hoeveelheid donkere energie moeten waarschijnlijk op de schop.

Donkere materie

Als het heelal mogelijk twee keer zo veel sterren bevat, bevat het dus aanzienlijk meer ‘gewone’ materie. Voor de absolute hoeveelheid donkere materie in het heelal hoeft dit nog niet veel uit te maken. Donkere (onzichtbare) materie is een noodoplossing voor het vraagstuk, dat sterrenstelsels veel zwaarder lijken dan je verwacht op grond van hun zichtbare aantallen sterren en gaswolken. Hun totale massa is te berekenen uit hun afmetingen en de snelheid waarmee ze om hun eigen as draaien. Zonder een overmaat aan donkere materie zouden ze uit elkaar vliegen als een te snel ronddraaiende klont modder. Sterren buiten sterrenstelsels hebben daar geen invloed op.

Donkere energie

Anders ligt dit voor ‘donkere energie’. Dit is een mysterieus iets dat de hele ruimte vult en de zwaartekracht tegenwerkt. De aanname van donkere energie is nodig, omdat in 1998 bleek dat het heelal niet alleen uitdijt, maar dit zelfs steeds sneller doet, ondanks dat de onderlinge zwaartekracht van alle materie en donkere materie de uitdijïng tegenwerkt. Al deze extra sterren – en dus extra massa met meer onderlinge zwaartekracht – betekenen dat er zelfs meer donkere energie nodig is om de versnelde uitdijïng van het heelal te verklaren.

1280px arp87full
Nasa

Astronomen willen, behalve een kloppende boekhouding van alle massa en energie in het heelal, ook begrijpen hoe sterren en sterrenstelsels zich gevormd hebben. De modellen over de vorming van sterrenstelsels in het jonge heelal, rond een half miljard jaar na de Oerknal, zullen waarschijnlijk ook moeten worden aangepast omdat ze nu alleen rekening houden met de sterren die zichtbaar zijn in sterrenstelsels. Daar was een heel praktische reden voor: ver weg in het heelal produceren alleen sterrenstelsels – die elk miljarden tot honderden miljarden sterren bevatten – genoeg licht om zichtbaar te zijn in onze telescopen. Buiten ons eigen sterrenstelsel (de Melkweg), zijn individuele sterren over het algemeen niet te detecteren, daarvoor zijn de afstanden in het heelal te groot (uitzonderingen zijn: extreem zware sterren in naburige sterrenstelsels, zoals Andromeda, en supernova’s, maar die zijn heel zeldzaam, en treden op onvoorspelbare plaatsen aan de hemel op).

‘Botsingen’

Pas sinds enkele jaren is er aandacht voor de kwestie hoeveel sterren los van sterrenstelsels voorkomen. Sterrenstelsels zaten in het jonge heelal veel dichter bij elkaar dan nu, omdat het heelal veel minder uitgedijd was dan nu. Daardoor kwamen ze vaak met elkaar in botsing. Als twee sterrenstelsels ‘botsen’ betekent dat eigenlijk dat twee wolken sterren in elkaar schuiven, een proces dat miljoenen jaren duurt. Tussen de sterren zit zoveel ruimte, dat er niet of nauwelijks botsingen tussen individuele sterren plaatsvinden. Maar door het sterk veranderende zwaartekrachtsveld van de in elkaar schuivende sterrenstelsels is het mogelijk dat sterren uit hun stabiele baan raken en de ruimte in worden geslingerd. Foto’s van botsende sterrenstelsels suggereren ook dat dit gebeurt: hele stromen sterren lijken dan te worden losgescheurd uit hun moederstelsel.

Colliding galaxies
Nasa

Overigens zijn nog niet alle astronomen overtuigd dat de infrarode gloed aan de hemel werkelijk afkomstig is van enorme aantallen rondzwervende sterren. Zij houden de mogelijkheid open dat het om een andere categorie objecten gaat. Of misschien zijn alle voorgrondbronnen toch niet goed van het totale beeld afgetrokken. Iets dergelijks was ook aan de hand met de geruchtmakende BICEP2-metingen, op grond waarvan de onderzoekers claimden dat ze rechtstreekse echo’s van de Oerknal waarnamen. Later bleek dat ze zich hadden blindgestaard op stof in onze eigen Melkweg. Dit onderzoek leidt wel tot een toetsbare voorspelling: als er werkelijk miljarden sterren tussen de sterrenstelsels in zweven, zal er af en toe eentje veranderen in een supernova. Een supernova straalt een paar weken lang net zo veel licht uit als een heel sterrenstelsel, en is daarom wel op miljarden lichtjaren afstand zichtbaar. Supernova’s zijn tot nu toe alleen gezien in sterrenstelsels, niet in de schijnbaar lege ruimte er tussenin, maar dat kan komen omdat er alleen daar naar gezocht is. Ook in de astronomie geldt tot op zekere hoogte: je ziet alleen dat waar je naar zoekt.

Nieuwsartikel in vakblad Science

Volledige artikel (als je toegang hebt tot Science) On the origin of near-infrared extragalactic background light anisotropy Michael Zemcov e.a., Science, 6 november 2014

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 08 november 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.