06-11-2014
De verdubbeling van het heelalDe helft van alle sterren is tot nu toe over het hoofd gezien
In het vroege heelal zaten sterrenstelsels veel dichter op elkaar dan nu, en botsten daarom vaker. Tot nu toe had niemand er op gelet, dat daardoor de helft van de sterren lossloeg en op drift raakte in de ruimte tussen die sterrenstelsels.
Nasa
Je ziet het pas als je het doorhebt: bij botsingen tussen twee sterrenstelsels raakt een deel van de sterren verspreid door de ruimte, waardoor ze niet meer zichtbaar zijn. Maar niemand had eerder bedacht dat dit er zo veel zijn: misschien wel de helft.
Stel je een volkstelling voor, waaruit blijkt dat de bevolking van een land twee keer zo groot is als altijd was aangenomen. De consequenties voor de planning van de infrastructuur, de omvang van de zwarte economie en de gezondheidszorg zouden nauwelijks te overzien zijn. In deze situatie verkeren astronomen door twee korte paraboolvluchten van een raket met een speciale infrarood-camera. Die camera registreerde het diffuse infraroodlicht van biljoenen, individueel onzichtbare sterren die tussen de zichtbare sterrenstelsels in zweven.
Boekhouding
Astronomen beschouwen het als een van hun kerntaken om de boekhouding van het heelal op orde te krijgen: hoeveel massa zit er in alle sterren en gaswolken, hoeveel is donkere materie, hoeveel blijft er over voor donkere energie, verklaart dit hoeveel licht en andere straling in het heelal geproduceerd wordt?
Daarom is er uitgebreid gerekend aan het aantal sterren in het zichtbare heelal en de hoeveelheid licht die ze uitstralen, zowel op grond van waarnemingen als op grond van stermodellen en modellen over de vorming van sterrenstelsels in het jonge heelal, rond een miljard jaar na de Oerknal. Daarbij ging men altijd uit van waarnemingen aan hele sterrenstelsels, die elk miljarden tot honderden miljarden sterren bevatten.
Daar is een heel praktische reden voor: buiten ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg, zijn individuele sterren over het algemeen niet te detecteren, de afstand is te groot (uitzonderingen zijn: bijzonder zware sterren in naburige sterrenstelsels, zoals Andromeda, en supernova's, maar die zijn heel zeldzaam, en treden op onvoorspelbare plaatsen aan de hemel op). Op miljoenen of miljarden lichtjaren afstand produceren alleen sterrenstelsels genoeg licht om individueel zichtbaar te zijn in onze telescopen.
Botsing
Pas sinds enkele jaren is er aandacht voor de kwestie of wel (bijna) alle sterren in sterrenstelsels voorkomen. Bekend is, dat sterrenstelsels in het jonge heelal veel dichter bij elkaar zaten dan nu, zodat ze vaak met elkaar in botsing kwamen. 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 suggerren ook dat dit gebeurt: hele stromen sterren lijken te worden losgescheurd uit hun moederstelsel.
Diffuse gloed
Als deze sterren verspreid raken door de ruimte, zijn ze individueel niet meer zichtbaar, maar moeten ze over de hele hemelbol een diffuse gloed van zichtbaar licht produceren. De golflengte van dit licht is inmiddels door de uitdijng van het heelal opgerekt tot ongeveer een duizendste millimeter, zodat het bij ons binnenkomt als infrarood licht.
De camera op de raket van het Japans-Amerikaanse team astronomen 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 een verrassende hoeveelheid diffuus licht over, zoveel dat mogelijk in de ruimte tussen sterrenstelsels net zo veel sterren voorkomen als in sterrenstelsels.
De consequenties zijn nog niet goed te overzien: modellen over de vorming van sterren, sterrenstelsels in het jonge heelal, over de hoeveelheid donkere materie en over donkere energie moeten waarschijnlijk worden aangepast of grondig op de schop.
On the origin of near-infrared extragalactic background light anisotropy,
Michael Zemcov e.a., Science, 6 november 2014
(npo.wetenschap.nl)