19 augustus 2018

De JWST zou in theorie de eerste (Populatie III) sterren in het heelal moeten kunnen zien

De cluster Abell 2744 met diverse zwaartekrachtslenzen. Credits: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI)

Het duurt nog even voor NASA’s James Webb Space Telescope (JWST) de ruimte in gaat – onlangs werd de lancering voor de verandering weer eens uitgesteld, dit keer tot mei 2020 – maar als ‘ie dan uiteindelijk in Lagrangepunt L2 op anderhalf miljoen km van de aarde is en klaar is voor waarnemingen moet ‘ie ons fabelachtige resultaten geven. Eén daarvan is dat ‘ie in theorie in staat is om de allereerste sterren in het heelal, de zogeheten Populatie III sterren, te zien en fotograferen. Dat is niet zomaar een wilde gok, maar is berekend door een team van sterrenkundigen onder leiding van Rogier Windhorst (Arizona State University, Tempe, VS). Die eerste generatie van sterren waren zeer zware en hete sterren, zonder metalen (elementen zwaarder dan helium), die pakweg 200 tot 400 miljoen jaar na de oerknal verschenen, in het vroege heelal dus. De JWST zou die sterren niet kunnen zien zonder dat de natuur ons een handje helpt. Dankzij zwaartekrachtslenzen van zware clusters van sterrenstelsels, zoals Abell 2744 in de afbeelding hierboven, wordt het licht van erachter liggende sterrenstelsels, die bestonden in dat vroege heelal, afgebogen en versterkt. Maar die versterking is zo’n 10 tot 20 keer, nog steeds te weinig om de eerste sterren te zien.

Zo werkt een zwaartekrachtslens. Credits: NASA, ESA, and A. Feild and F. Summers (STScI)

Maar wat er dan kan gebeuren is dat er een zogeheten cluster caustic transit plaatsvind, waarbij bovenop de zwaartekrachtslens van de gehele cluster een gravitationele microlens plaatsvindt, als bijvoorbeeld binnen één van de sterrenstelsels van de tussenliggende cluster een ster exact voor het licht van een ster van het achterliggende stelsel schuift en zorgt voor extra versterking van het licht. In dit vakartikel, verschenen in the Astrophysical Journal Supplement, berekenen Windhorst en z’n collega’s dat door de dubbele lenswerking het licht van de Populatie III sterren tot 10.000 keer versterkt kan worden en dat de JWST ze dan kan zien. Hieronder de grafiek die zijn team gemaakt heeft, waarin de golflengte (x-as), intensiteit (y-as links) en schijnbare helderheid (y-as rechts) te zien is – de gearceerde oranje rechthoek geeft de plek waar de cluster caustic transits moeten plaatsvinden.

Credit: Windhorst et al.

Zo’n dubbele lenswerking is niet hypothetisch, hij is al eens waargenomen door Hubble, die er de verst verwijderde ster tot nu toe mee kon zien, LS1 alias Icarus. Van de allereerste sterren is overigens op een andere manier ook al een signaal ontdekt, al was het geen zichtbaar licht: met de EDGES detector in Australië heeft men een radiosignaal waargenomen dat is veroorzaakt door de invloed van de eerste sterren op de hun omringende kosmische microgolf-achtergrondstraling. Bron: NASA/Goddard.

Reacties

  1. Ik begrijp niet waarom men de chromatische abberarie niet ff noemt, het plaatje geldt maar voor 1 golflengte. Gezien de afstand vliegen door de zwaartekracht breking, die energie afhankelijk is, rood en blauw gewoon aan weerskanten van de aarde voorbij.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.