Sterrenstelsels in het vroege heelal, gezien in de zwaartekrachtlenzen van cluster SMACS 0723. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI / Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center)
Het onderwerp is hier al vele malen voorbij gekomen: dat de Webb ruimtetelescoop in het vroege heelal sterrenstelsels heeft geïdentificeerd die zwaarder zijn dan wat het gangbare ΛCDM model van het heelal voorspelt – het laatste bericht daarover dateert van 2 mei j.l. Je zou het als een nieuwe spanning kunnen zien, eentje die bovenop de al bestaande spanningen komt, de welbekende Hubble spanning en de σ8 spanning, die ook met kosmologie te maken hebben. Afijn, we kunnen er deze week weer een nieuwe ‘story’ aan toevoegen, want uit onderzoek gedaan door sterrenkundigen van het Deense Cosmic Dawn Center blijkt dat die sterrenstelsels mogelijk nog veel zwaarder zijn dan gedacht. Student Clara Giménez Arteaga van dat centrum en haar team hebben de foto’s van Webb van die stelsels bestudeerd en dat deed ze op een andere manier dan voorheen werd gedaan. Ook voor haar was de vraag: hoeveel massa hebben die stelsels? Dé methode die altijd werd toegepast was door de hoeveelheid licht van het stelsel te meten en dan te kijken hoeveel sterren je nodig hebt om tot die hoeveelheid licht te komen (da’s even héél in het kort). Maar Giménez Arteaga et al deed het iets anders: zij beschouwde elk van die vijf stelsels niet als één blob van licht, maar als een samenstel van meerdere klompjes licht. Ze keek dus niet naar de totale lichtproductie per stelsel, maar naar de hoeveelheid licht per pixel die Webb kon meten. Het licht van alle pixels optellen en de totale stellaire massa vinden, versus het berekenen van de massa van elke pixel en het optellen van alle individuele stellaire massa’s – je zou denken dat de uitkomst in beide gevallen hetzelfde is. Niet dus! Volgens de methode die Giménez Arteaga toepaste was de massa van de vijf stelsels wel tien (!) keer hoger – zie de grafiek hieronder.
De gemeten massa volgens de twee gehanteerde methodes. Credit: Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center)
Giménez Arteaga denkt dat het verschil ontstaan door de lichtzwakke, kleinere sterren, die geheel overstraald worden door zware, heldere sterren. In de gangbare manier van massaberekening wordt het licht van de sterrenstelsels overheerst door die zware sterren en vallen de kleinere sterren, die in veel grotere hoeveelheden voorkomen, weg. Met de pixel-by-pixelmethode daarentegen komen ook de zwakkere steren in beeld en begint hun massa ook mee te tellen. Consequentie is dus dat het vigerende ΛCDM model weer een uitweg moet zien te vinden tussen de gemeten massa’s van de sterrenstelsels en de voorspelde waarde van die stelsels in het vroege heelal. Wordt vervolgd!
Meer informatie vind je in het vakartikel van Clara Giménez-Arteaga et al, Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field, The Astrophysical Journal (2023).
Bron: Phys.org.
