Verborgen helft van het heelal ontdekt

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.

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.