De kosmische microgolf-achtergrondstraling, waargenomen door de South Pole Telescope. Credit: South Pole Telescope Collaboration
Gebruikmakend van gegevens die verzameld zijn met de 10 meter South Pole Telescope (SPT) zijn Oliver Zahn (Berkeley Center for Cosmological Physics (BCCP) van de Universiteit van Californië, Berkeley) en zijn collega’s er achter gekomen dat zich in het vroege heelal een explosieve groei moet hebben voorgedaan van zware sterrenstelsels. De sterren in die zware, heldere en actieve sterrenstelsels zorgden er met hun krachtige ultraviolette straling voor dat het waterstofgas in het heelal in steeds groter wordende bellen reïoniseerde, d.w.z. dat de electronen en de protonen scheidden. Door zowel naar de gegevens van de SPT te kijken als van de vroegere WMAP-satelliet konden Zahn en z’n team zien dat die reïonisatie zo’n 250 miljoen jaar na de oerknal begon en 500 miljoen jaar later eindigde. Deze periode van reïonisatie is korter dan men dacht, want eerdere schattingen gaven aan dat de periode 750 miljoen jaar duurde. Men spreekt van re-ionisatie omdat er in de allervroegste fase van het heelal – tussen het moment van de oerknal zelf en zo’n 380.000 jaar erna – door de hoge temperatuur ook sprake was van ionisatie. Pas op het moment dat het heelal door de uitdijing was afgekoeld tot 4000 K konden protonen en electronen combineren, de fase van recombinatie. Sla m’n blog over ionisatie, reïonisatie en on-ionisatie er nog maar eens op na.
De South Pole Telescope, die zich bevindt bij het Amundsen Scott South Pole station op Antarctica. Credit: South Pole Telescope Collaboration
Wat het team van Zahn deed om achter hun ontdekking te komen was niet kijken naar de sterrenstelsels zelf uit die vroege tijd van het heelal, maar naar de zogenaamde kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engelse afkorting: CMB), de straling die dateert van dat genoemde moment, 380.000 jaar na de oerknal. Met de SPT kan men in het submillimeter-gebied van het spectrum kijken, hét gebied waar de CMB goed zichtbaar is. Behalve de zéér kleine temperatuursverschillen in die straling van enkele miljoensten van een graad tussen de warmste en koudste delen ervan, kan de SPT ook zien welke invloed de later gevormde zware sterrenstelsels hebben gehad op de CMB. En het is op basis van die informatie dat Zahn en z’n team konden zien dat in een relatief korte periode de sterrenstelsels snel in omvang konden groeien en het gas in het heelal konden reïoniseren. Meer informatie daarover in dit wetenschappelijke artikel, dat 1 september verscheen in The Astrophysical Journal. Bron: Berkeley.
